DE102006021405B4 - Illumination system in a microwave imaging system, microwave imaging system and method for acquiring a microwave image - Google Patents

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Abstract

Beleuchtungssystem (100) in einem Mikrowellenbilderfassungssystem (10) zum Beleuchten eines Antennenarrays (50), das Antennenelemente (80) zum Richten von Mikrowellenbeleuchtung zu und weg von einem Ziel (155) umfasst, um ein Mikrowellenbild eines Objekts (150) zu erfassen, wobei das Antennenarray (50) Unterarrays (60) der Antennenelemente (80) umfasst, die in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet sind, um komplementäre Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu bilden, wobei das Beleuchtungssystem (100) folgende Merkmale umfasst: einen Sender (130), der wirksam ist, um Mikrowellenbeleuchtung mit Frequenzen zwischen 1 GHz und 1.000 GHz zu dem Antennenarray (50) zu übertragen; einen Empfänger (135), der wirksam ist, um von dem Antennenarray (50) reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, die von dem Ziel (155) reflektiert wird; und ein Beleuchtungsnetzwerk (140), das in einem ersten Modus wirksam ist, um die Mikrowellenbeleuchtung (20) von dem Sender (130) zu beiden der komplementären Strukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu übertragen, und die reflektierte...An illumination system (100) in a microwave imaging system (10) for illuminating an antenna array (50) comprising antenna elements (80) for directing microwave illumination to and from a target (155) to capture a microwave image of an object (150) the antenna array (50) comprises subarrays (60) of the antenna elements (80) arranged in a sparse geometry to form complementary subarray structures (90a, 90b) of the antenna array (50), the illumination system (100) comprising the following features a transmitter (130) operable to transmit microwave illumination at frequencies between 1 GHz and 1000 GHz to the antenna array (50); a receiver (135) operative to receive microwave illumination reflected by the antenna array (50) reflected from the target (155); and an illumination network (140) operable in a first mode to transmit the microwave illumination (20) from the transmitter (130) to both of the complementary structures (90a, 90b) of the antenna array (50) and the reflected .. ,

Description

Die jüngsten Fortschritte bei der Mikrowellenbilderfassung haben die kommerzielle Entwicklung von Mikrowellenbilderfassungssystemen ermöglicht, die in der Lage sind, zweidimensionale und sogar dreidimensionale Mikrowellenbilder von Objekten und anderen Elementen von Interesse (z. B. menschlichen Personen) zu erzeugen. Derzeit sind mehrere Mikrowellenbilderfassungstechniken verfügbar. Eine Technik verwendet beispielsweise ein Array von Mikrowellendetektoren (hierin nachfolgend als „Antennenelemente” bezeichnet), um entweder passive Mikrowellenenergie, die durch das Ziel emittiert wird, oder reflektierte Mikrowellenenergie zu erfassen, die von dem Ziel ansprechend auf aktive Mikrowellenbeleuchtung des Ziels reflektiert wird. Ein zweidimensionales oder dreidimensionales Bild einer Person oder eines anderen Elements wird aufgebaut durch Abtasten des Arrays von Antennenelementen bezüglich der Position des Ziels und/oder Einstellen der Frequenz (oder Wellenlänge) der Mikrowellenenergie, die übertragen oder erfasst wird.Recent advances in microwave imaging have enabled the commercial development of microwave imaging systems capable of producing two-dimensional and even three-dimensional microwave images of objects and other elements of interest (e.g., human subjects). Currently, several microwave imaging techniques are available. For example, one technique uses an array of microwave detectors (hereinafter referred to as "antenna elements") to detect either passive microwave energy emitted by the target or reflected microwave energy reflected from the target in response to active microwave illumination of the target. A two-dimensional or three-dimensional image of a person or other element is constructed by scanning the array of antenna elements for the position of the target and / or adjusting the frequency (or wavelength) of the microwave energy being transmitted or detected.

Sende- und/oder Empfangsantennenarrays für die Verwendung beim Senden und/oder Empfangen von Mikrowellenenergie können aufgebaut werden unter Verwendung herkömmlicher analoger Phasenarrays oder binärer Reflektorarrays. Für jeden Arraytyp wird das größte adressierbare Volumen mit der höchsten räumlichen Auflösung erhalten durch Wählen einer kleinen Wellenlänge, λ die das Array dicht mit Antennenelementen füllt, so dass die Beabstandung zwischen benachbarten Antennenelementen in beiden Richtungen λ/2 ist, und durch Maximieren des zweidimensionalen Bereichs des Arrays. Falls das Array beispielsweise ein Quadrat mit der Seite L ist, kann ein Objekt, das an einem Abstand L von dem Array angeordnet ist, mit einer Auflösung von etwa λ erfasst werden.Transmitting and / or receiving antenna arrays for use in transmitting and / or receiving microwave energy may be constructed using conventional analog phase arrays or binary reflector arrays. For each type of array, the largest addressable volume with the highest spatial resolution is obtained by choosing a small wavelength, λ that densely fills the array with antenna elements, so that the spacing between adjacent antenna elements in both directions is λ / 2, and maximizing the two-dimensional area of the array. For example, if the array is a square with the side L, an object located at a distance L from the array may be detected at a resolution of about λ.

Die Anzahl von Antennenelementen und daher die Kosten des Arrays sind proportional zu (L/λ)2. Diese quadratische Kostenabhängigkeit ist ein Hindernis sowohl beim Aufskalieren der Größe eines Arrays, um das adressierbare Sichtfeld zu erhöhen, als auch beim Reduzieren der Wellenlänge zum Erhöhen der Auflösung. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „adressierbares Sichtfeld” (AFOV) auf das Volumen, das mit hoher Auflösung adressierbar ist (d. h. das Volumen, das innerhalb eines spezifizierten Faktors der höchsten Auflösung aufgelöst werden kann).The number of antenna elements and therefore the cost of the array are proportional to (L / λ) 2 . This quadratic cost-dependency is an obstacle in both scaling up the size of an array to increase the addressable field of view, and reducing the wavelength to increase the resolution. As used herein, the term "addressable field of view" (AFOV) refers to the volume that is addressable with high resolution (ie, the volume that can be resolved within a specified highest resolution factor).

Eine Lösung, die für das Kosten-Auflösungs-AFOV-Problem vorgeschlagen wurde, ist das Verwenden eines schwach besetzten Antennenarrays im Gegensatz zu einem dicht besetzten Antennenarray. Da sich die Auflösung mit der numerischen Apertur erhöht, die von dem Durchmesser und nicht von der Fläche des Arrays abhängt, kann ein Array mit zwei oder vier Antennenelementen, die um L beabstandet sind, die gewünschte Auflösung erreichen. Schwach besetzte Arrays erzeugen jedoch mehrfach gelappte Antennenstrukturen. Falls das Array ein herkömmliches Sende-phasengesteuertes Array ist und 1 ≥ s ≥ 0 der Schwach-Sesetztheitsfaktor ist, gibt Parsevals Theorem der Fourier-Analyse an, dass nur s der Sendeleistung in eine Fläche fällt, die das ursprünglich dichte (s = 1) Array des gleichen Ausmaßes auflöst. Falls das schwach besetzte Array ein Reflektorarray ist und ein Sendehorn das volle Ausmaß des ursprünglich dicht besetzten (s = 1) Arrays beleuchtet, verarbeitet das schwach besetzte Array nur s der Leistung des Horns. Daher ist der Effizienzfaktor (d. h. der übertragene Bruchteil, der die ursprüngliche Fläche füllt) s2. Falls das Reflektorarray verwendet wird, um sowohl die Mikrowellenbeleuchtung zu dem Ziel zu richten als auch reflektierte Mikrowellenbeleuchtung von dem Ziel zu empfangen, ist der Gesamteffizienzfaktor η = s4. Beispielsweise erzeugt ein 50% schwach besetztes Reflektorarray eine Sende-zu-Empfangseffizienz von 1/16 = 6,25%. Somit, wenn sich die Schwach-Besetztheit des Arrays erhöht, erhöht sich der Signalverlust mit der vierten Potenz.One solution proposed for the cost-resolution AFOV problem is using a sparse antenna array as opposed to a densely populated antenna array. As the resolution increases with the numerical aperture, which depends on the diameter and not on the area of the array, an array with two or four antenna elements spaced by L can achieve the desired resolution. Weakly occupied arrays, however, produce multi-lobed antenna structures. If the array is a conventional transmit phased array and 1 ≥ s ≥ 0 is the weak-set factor, Parseval's Theorem of Fourier analysis indicates that only s of the transmit power falls within an area that is originally dense (s = 1). Array of the same extent dissolves. If the sparse array is a reflector array and a transmit horn illuminates the full extent of the originally densely populated (s = 1) array, the sparse array only processes s of the power of the horn. Therefore, the efficiency factor (ie, the fractional fraction that fills the original area) is s 2 . If the reflector array is used to direct both the microwave illumination to the target and to receive reflected microwave illumination from the target, the overall efficiency factor is η = s 4 . For example, a 50% sparse reflector array produces a transmit-to-receive efficiency of 1/16 = 6.25%. Thus, as the low occupancy of the array increases, signal loss increases with the fourth power.

Das Signal-/Rausch-(SNR-)Verhältnis eines schwach besetzten Arrays leidet an der gleichen s2- oder s4-Abhängigkeit. Außerdem erhöht das Hintergrundrauschen (oft als „Clutter” bezeichnet), das sich aus Streustrahlung ergibt, ferner das SNR für schwach besetzte Arrays aus mehreren Gründen. Erstens wird die unbesetzte Fläche des ursprünglichen dicht besetzten (s = 1) Arrays ein kollektiver ebener Spiegel, der die Strahlung mit einer Füllfaktoreffizienz von 1 – s spiegelnd abprallt. Zweitens erzeugt die verbleibende (besetzte) Flächengeometrie im Allgemeinen Seitenkeulen, die die Richtung in einer schlecht gesteuerten Weise ändert, während sich die Antennenphaseneinstellung ändert. Das Seitenkeulengewicht erhöht sich, während sich die Schwach-Besetztheit des Arrays erhöht. In dem Ausmaß, in dem diese beiden Faktoren Systemrauschen erhöhen, während das Array spärlicher wird, variiert SNR empirisch als sa/(1 – s)b, wobei a ≈ 4 und b ≈ 1. Somit führen spärlich besetzte Arrays zu einer Erhöhung des Signalverlusts und eines Anstiegs des SNR.The signal-to-noise (SNR) ratio of a sparse array suffers from the same s 2 or s 4 dependence. In addition, background noise (often referred to as "clutter") resulting from stray radiation also increases SNR for sparse arrays for several reasons. First, the unoccupied area of the original densely packed (s = 1) array becomes a collective plane mirror, which bounces off the radiation with a filling factor efficiency of 1 s. Second, the remaining (occupied) surface geometry generally produces sidelobes that change direction in a poorly controlled manner as the antenna phasing changes. Side lobe weight increases as the low occupancy of the array increases. To the extent that these two factors increase system noise as the array becomes sparse, SNR varies empirically as s a / (1-s) b , where a ≈ 4 and b ≈ 1. Thus, sparsely populated arrays increase the Signal loss and an increase in SNR.

Aus der WO 00/63720 A2 ist bereits ein Bilderfassungssystem mit einem schwach besetzten Antennenarray bekannt, welches mit Millimeterwellen arbeitet. Das bekannte System weist einen elektronischen Spiegel auf.From the WO 00/63720 A2 already an image acquisition system with a sparse antenna array is known, which works with millimeter waves. The known system has an electronic mirror.

Was daher benötigt wird, ist ein Mikrowellenbilderfassungssystem für die Verwendung mit schwach besetzten Antennenarrays, das in der Lage ist, ein Mikrowellenbild mit unterdrückten Seitenkeulen zu erfassen.What is needed, therefore, is a microwave imaging system for use with sparse antenna arrays that is capable of detecting a microwave image with side lobes suppressed.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungssystem in einem Mikrowellenbilderfassungssystem, ein Mikrowellenbilderfassungssystem sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts mit verbesserten Charakteristika zu schaffen. It is the object of the present invention to provide an illumination system in a microwave imaging system, a microwave imaging system, and a method for acquiring a microwave image of an object having improved characteristics.

Diese Aufgabe wird durch Systeme gemäß Anspruch 1 und 17 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 25 gelöst.This object is achieved by systems according to claim 1 and 17 and a method according to claim 25.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern ein Beleuchtungssystem in einem Mikrowellenbilderfassungssystem zum Beleuchten eines schwach besetzten Antennenarrays, um ein Mikrowellenbild eines Ziels mit unterdrückten Seitenkeulen zu erfassen. Das schwach besetzte Antennenarray umfasst Antennenelemente zum Richten einer Mikrowellenbeleuchtung zu und von dem Ziel, indem die Antennenelemente in Unterarrays in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet sind, um komplementäre Unterarraystrukturen derselben zu bilden. Das Beleuchtungssystem umfasst einen Sender, der wirksam ist, um Mikrowellenbeleuchtung zu dem Antennenarray zu übertragen, einen Empfänger, der wirksam ist, um von dem Antennenarray reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, die von dem Ziel reflektiert wird, und ein Beleuchtungsnetzwerk, das in zwei Modi wirksam ist, um Seitenkeulenunterdrückung zu ermöglichen.Embodiments of the present invention provide an illumination system in a microwave imaging system for illuminating a sparse antenna array to detect a microwave image of a target with side lobes suppressed. The sparse antenna array includes antenna elements for directing microwave illumination to and from the target by placing the antenna elements in subarrays in a sparse geometry to form complementary subarray structures thereof. The illumination system includes a transmitter operative to transmit microwave illumination to the antenna array, a receiver effective to receive microwave radiation reflected from the antenna array reflected from the target, and an illumination network operating in two modes is to allow sidelobe suppression.

Das Beleuchtungsnetzwerk ist in einem ersten Modus wirksam, um Mikrowellenbeleuchtung von dem Sender zu sowohl den komplementären Strukturen des Antennenarrays zu übertragen als auch reflektierte Mikrowellenbeleuchtung von beiden komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays zu dem Empfänger zu liefern. Das Beleuchtungsnetzwerk ist ferner in einem zweiten Modus wirksam, um Mikrowellenbeleuchtung von dem Sender zu einer ersten der komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays zu liefern, und reflektierte Mikrowellenbeleuchtung von einer zweiten der komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays zu dem Empfänger zu liefern.The illumination network is operative in a first mode to transmit microwave illumination from the transmitter to both the complementary structures of the antenna array and to provide reflected microwave illumination from both complementary subarray structures of the antenna array to the receiver. The lighting network is further operative in a second mode to provide microwave illumination from the transmitter to a first of the complementary subarray structures of the antenna array and to provide reflected microwave illumination from a second of the complementary subarray structures of the antenna array to the receiver.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern ferner ein Mikrowellenbilderfassungssystem, das ein Antennenarray, ein Beleuchtungssystem und einen Prozessor umfasst. Das Antennenarray umfasst eine Mehrzahl von Antennenelementen, die jeweils mit einem jeweiligen Richtungskoeffizienten programmiert werden können, um Mikrowellenbeleuchtung zu und von einem Ziel zu richten, das einem Objekt zugeordnet ist. Das Antennenarray umfasst ferner Unterarrays von Antennenelementen, die in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet sind, um komplementäre Unterarraystrukturen derselben zu bilden. Das Beleuchtungssystem ist wirksam, um Mikrowellenbeleuchtung zu liefern, um beide komplementäre Strukturen des Antennenarrays zu beleuchten und reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, die durch das Ziel von beiden komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays reflektiert wird, um ein erstes Empfangssignal in einem ersten Modus zu erzeugen. Das Beleuchtungssystem ist ferner wirksam, um Mikrowellenbeleuchtung zu liefern, um eine erste der komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays zu beleuchten, und um reflektierte Mikrowellenbeleuchtung von einer zweiten der komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays zu empfangen, um ein zweites Empfangssignal in einem zweiten Modus zu erzeugen. Der Prozessor ist wirksam, um einen Wert, der dem Ziel in einem Mikrowellenbild eines Objekts zugeordnet ist, als eine lineare Kombination des ersten Empfangssignals und des zweiten Empfangssignals zu messen.Embodiments of the present invention further provide a microwave imaging system that includes an antenna array, an illumination system, and a processor. The antenna array includes a plurality of antenna elements, each of which may be programmed with a respective direction coefficient to direct microwave illumination to and from a target associated with an object. The antenna array further includes subarrays of antenna elements arranged in a sparse geometry to form complementary subarray structures thereof. The illumination system is operative to provide microwave illumination to illuminate both complementary structures of the antenna array and to receive reflected microwave illumination reflected by the target of both complementary subarray structures of the antenna array to produce a first receive signal in a first mode. The illumination system is further operative to provide microwave illumination to illuminate a first of the complementary subarray structures of the antenna array and to receive reflected microwave illumination from a second of the complementary subarray structures of the antenna array to produce a second receive signal in a second mode. The processor is operative to measure a value associated with the target in a microwave image of an object as a linear combination of the first received signal and the second received signal.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind das erste Empfangssignal und das zweite Empfangssignal komplexe Signale, die eine Hauptabtastkeule und einen oder mehrere Seitenkeulen beschreiben. Der Prozessor unterdrückt Seitenkeulen in dem Mikrowellenbild des Ziels durch Addieren des Produkts des ersten Empfangssignals und eines ersten komplexen Multiplizierers mit dem Produkt des zweiten Empfangssignals und eines zweiten komplexen Multiplizierers zum wirksamen Verbessern der Hauptabtastkeulen und destruktiven Auslöschen der Seitenkeulen. Der erste komplexe Multiplizierer und der zweite komplexe Multiplizierer werden als eine Funktion der schwach besetzten Geometrie des Antennenarrays ausgewählt.In one embodiment, the first receive signal and the second receive signal are complex signals describing a main scan lobe and one or more side lobes. The processor suppresses sidelobes in the microwave image of the target by adding the product of the first receive signal and a first complex multiplier to the product of the second receive signal and a second complex multiplier to effectively enhance the main scan lobes and destructively cancel the sidelobes. The first complex multiplier and the second complex multiplier are selected as a function of the sparse geometry of the antenna array.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to accompanying drawings. Show it:

1 ein schematisches Diagramm eines vereinfachten beispielhaften Mikrowellenbilderfassungssystems zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts mit unterdrückten Seitenkeulen unter Verwendung eines spärlich besetzten Antennenarrays gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 1 12 is a schematic diagram of a simplified exemplary microwave imaging system for acquiring a microwave image of a suppressed side lobe object using a sparsely populated antenna array in accordance with embodiments of the present invention;

2A eine bildliche Darstellung eines beispielhaften schwach besetzten Antennenarrayentwurfs gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 2A FIG. 4 is a pictorial representation of an exemplary sparse antenna array design in accordance with embodiments of the present invention; FIG.

2B eine bildliche Darstellung eines weiteren beispielhaften schwach besetzten Antennenarrays gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 2 B a pictorial representation of another exemplary sparse antenna array according to embodiments of the present invention;

3A ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung; 3A a schematic diagram of an exemplary lighting system, which in the Is able to operate in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention;

3B ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung; 3B a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention;

4A bis 4C bildliche Darstellungen der beispielhaften Phasenplatten für die Verwendung bei den in 3A und 3B gezeigten beispielhaften Beleuchtungssystemen; 4A to 4C pictorial representations of the exemplary phase plates for use in the in 3A and 3B exemplary lighting systems shown;

5 ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention;

6 ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung; 6 a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention;

7 ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung; 7 a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention;

8 ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung; 8th a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention;

9 ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung; 9 a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention;

10 ein schematisches Diagramm eines weiteren vereinfachten beispielhaften Mikrowellenbilderfassungssystems zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts mit unterdrückten Seitenkeulen unter Verwendung eines schwach besetzten Antennenarrays, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 10 12 is a schematic diagram of another simplified exemplary microwave imaging system for acquiring a microwave image of a suppressed side lobe object using a sparse antenna array, in accordance with embodiments of the present invention;

11 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem von 10; 11 a schematic diagram of an exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of FIG 10 ;

12 ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem von 10; 12 a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of FIG 10 ;

13 ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem von 10; 13 a schematic diagram of another exemplary illumination system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of FIG 10 ;

14 eine graphische Darstellung von beispielhaften Amplitudenproduktverteilungen für verschiedene Beleuchtungsmodi; 14 a graphical representation of exemplary amplitude product distributions for different illumination modes;

15 ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Ziels eines Objekts darstellt, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 15 5 is a flowchart illustrating an example process for acquiring a microwave image of a target of an object, according to embodiments of the present invention;

16 ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts darstellt, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und 16 a flow chart illustrating an exemplary process for acquiring a microwave image of an object according to embodiments of the present invention; and

17 ein Flussdiagramm, das einen weiteren beispielhaften Prozess zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts darstellt, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 17 5 is a flowchart illustrating another exemplary process for acquiring a microwave image of an object according to embodiments of the present invention.

Wie sie hierin verwendet werden, beziehen sich die Begriffe Mikrowellenstrahlung und Mikrowellenbeleuchtung jeweils auf das Band von elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen zwischen 0,3 mm und 30 cm, was Frequenzen von etwa 1 GHz bis etwa 1.000 GHz entspricht. Somit umfassen die Begriffe Mikrowellenstrahlung und Mikrowellenbeleuchtung jeweils herkömmliche Mikrowellenstrahlung, sowie das, was herkömmlicherweise als Millimeterwellenstrahlung bekannt ist.As used herein, the terms microwave radiation and microwave illumination respectively refer to the band of electromagnetic radiation having wavelengths between 0.3 mm and 30 cm, which corresponds to frequencies from about 1 GHz to about 1000 GHz. Thus, the terms microwave radiation and microwave illumination respectively include conventional microwave radiation, as well as what is conventionally known as millimeter wave radiation.

1 ist ein schematisches Diagramm eines vereinfachten beispielhaften Mikrowellenbilderfassungssystems 10 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Das Mikrowellenbilderfassungssystem 10 umfasst ein oder mehrere schwach besetzte Antennenarrays 50 (der Zweckmäßigkeit halber ist nur eines gezeigt), ein Mikrowellenbeleuchtungssystem 100, einen Prozessor 110, einen Speicher 160 und eine Anzeige 120. Das schwach besetzte Antennenarray 50 ist in der Lage, Mikrowellenbeleuchtung zu senden und/oder Mikrowellenbeleuchtung über Antennenelemente 80 zu empfangen, um ein Mikrowellenbild eines Objekts 150 zu erfassen (z. B. eines Koffers, einer menschlichen Person oder jedes anderen Elements von Interesse). Jedes Antennenelement 80 ist mit einem bestimmten Richtungskoeffizienten (z. B. Reflektionskoeffizient oder Übertragungskoeffizient) programmiert, um die Mikrowellenstrahlung zu und/oder von einem Ziel 155 auf das Objekt 150 zu richten. Die Antennenelemente 80 können jeweils jeder Typ von Mikrowellenantenne sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Patch-, Dipol-, Monopol-, Schleifen- und Dielektrischer-Resonator-Typ-Antennen. 1 FIG. 12 is a schematic diagram of a simplified exemplary microwave imaging system. FIG 10 according to embodiments of the present invention. The microwave imaging system 10 includes one or more sparse antenna arrays 50 (For convenience, only one is shown), a microwave lighting system 100 , a processor 110 , a store 160 and an ad 120 , The sparse antenna array 50 is able to transmit microwave lighting and / or microwave lighting via antenna elements 80 to receive a microwave image of an object 150 (for example, a suitcase, a human person, or any other element of interest). Each antenna element 80 is with a certain direction coefficient (eg reflection coefficient or transmission coefficient) programmed to microwave radiation to and / or from a target 155 on the object 150 to judge. The antenna elements 80 may each be any type of microwave antenna, including, but not limited to, patch, dipole, monopole, loop, and dielectric resonator type antennas.

Das schwach besetzte Array 50 ist ein passives programmierbares Array, das entweder aus Reflektorantennenelementen 80 oder Sendeantennenelementen 80 besteht. In einem Reflektionsmodus ist jedes der Reflektorantennenelemente 80 in der Lage, mit einem jeweiligen Reflektionskoeffizienten programmiert zu werden, um Mikrowellenstrahlung zu dem Ziel 155 auf dem Objekt 150 zu reflektieren, das erfasst wird. Der Reflektionskoeffizient kann eine binäre oder kontinuierliche Phasenverzögerung oder eine Amplitudenvariation darstellen. Beispielsweise wird die Mikrowellenbeleuchtung, die durch das schwach besetzte Antennenarray 50 von dem Mikrowellenbeleuchtungssystem 100 empfangen wird, zu dem Ziel 155 auf dem Objekt 150 reflektiert, und die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung, die von dem Ziel 155 reflektiert wird und durch das schwach besetzte Antennenarray 50 empfangen wird, wird zu dem Mikrowellenbeleuchtungssystem 100 reflektiert durch Programmieren jedes der einzelnen Reflektorantennenelemente 80 mit einem jeweiligen Reflektionskoeffizienten.The sparse array 50 is a passive programmable array made up either of reflector antenna elements 80 or transmitting antenna elements 80 consists. In a reflection mode, each of the reflector antenna elements is 80 capable of being programmed with a respective reflection coefficient, to microwave radiation to the target 155 on the object 150 to reflect that is captured. The reflection coefficient may represent a binary or continuous phase delay or an amplitude variation. For example, the microwave lighting that passes through the sparse antenna array 50 from the microwave lighting system 100 is received, to the destination 155 on the object 150 reflected, and the reflected microwave lighting coming from the target 155 is reflected and by the sparse antenna array 50 is received, becomes the microwave lighting system 100 reflected by programming each of the individual reflector antenna elements 80 with a respective reflection coefficient.

In einem Übertragungsmodus ist jedes der Sendeantennenelemente 80 in der Lage, mit einem jeweiligen Übertragungskoeffizienten programmiert zu werden, um Mikrowellenbeleuchtung zu dem Ziel 155 auf dem Objekt 150 zu richten, das erfasst wird. Beispielsweise wird Mikrowellenbeleuchtung, die durch das schwach besetzte Antennenarray 50 von dem Mikrowellenbeleuchtungssystem 100 empfangen wird, durch das Array 50 und zu dem Ziel 155 auf dem Objekt 150 gerichtet, und reflektierte Mikrowellenbeleuchtung, die von dem Ziel 155 reflektiert wird und durch das schwach besetzte Antennenarray 50 empfangen wird, wird durch das Array 50 und zu dem Mikrowellenbeleuchtungssystem 100 gerichtet, durch Programmieren jedes der einzelnen Sendeantennenelemente 80 mit einem jeweiligen Übertragungskoeffizienten.In a transmission mode, each of the transmitting antenna elements is 80 being able to be programmed with a respective transmission coefficient to microwave lighting to the target 155 on the object 150 to be judged. For example, microwave lighting is used by the sparse antenna array 50 from the microwave lighting system 100 is received through the array 50 and to the destination 155 on the object 150 directed, and reflected microwave lighting from the target 155 is reflected and by the sparse antenna array 50 is received through the array 50 and to the microwave lighting system 100 by programming each of the individual transmit antenna elements 80 with a respective transmission coefficient.

Die Antennenelemente 80 in dem schwach besetzten Antennenarray 50 sind in Unterarrays 60 unterteilt gezeigt, die jeweils eines oder mehrere der Antennenelemente 80 umfassen. Die Unterarrays 60 sind ferner auf dem Array 50 in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet, um komplementäre Unterarraystrukturen 90a und 90b desselben zu bilden. Die komplementären Strukturen 90a bzw. 90b erzeugen komplementäre Mikrowellenstrahlstrukturen an dem Ziel 155. Das Mikrowellenbild des Ziels 155 ist an der Schnittstelle der komplementären Mikrowellenstrahlstrukturen gebildet.The antenna elements 80 in the sparse antenna array 50 are in subarrays 60 divided, each one or more of the antenna elements 80 include. The subarrays 60 are also on the array 50 arranged in a sparse geometry to complementary subarray structures 90a and 90b to form the same. The complementary structures 90a respectively. 90b create complementary microwave beam structures at the target 155 , The microwave image of the target 155 is formed at the interface of the complementary microwave beam structures.

Das Beleuchtungssystem 100 umfasst einen Sender 130, einen Empfänger 135 und ein Beleuchtungsnetzwerk 140, das in der Lage ist, in zwei unterschiedlichen Beleuchtungsmodi (die hierin nachfolgend als verbundener und getrennter Modus bezeichnet werden) zu arbeiten, um die Unterdrückung von Seitenkeulen in dem Mikrowellenbild des Objekts 150 zu ermöglichen. Das Beleuchtungsnetzwerk 140 umfasst Phasenplatten oder verallgemeinerte Linsen kombiniert mit Mikrowellenhörnern, um die verbundene und getrennte Beleuchtung des Arrays 50 zu erzeugen. Verschiedene Beleuchtungsnetzwerke 140 sind nachfolgend in Verbindung mit 513 näher gezeigt und beschrieben.The lighting system 100 includes a transmitter 130 , a receiver 135 and a lighting network 140 capable of operating in two different illumination modes (hereinafter referred to as connected and separate modes) for suppressing side lobes in the microwave image of the object 150 to enable. The lighting network 140 includes phase plates or generalized lenses combined with microwave horns to provide the connected and separate illumination of the array 50 to create. Various lighting networks 140 are in connection with 5 - 13 shown and described in detail.

In dem verbundenen Modus werden die Unterarrays 60 in beiden komplementären Unterarraystrukturen 90a und 90b beleuchtet, durch sowohl die Sendezuführung des Senders 130 als auch die Empfangszuführung des Empfängers 135. Somit wird in dem verbundenen Modus die Mikrowellenbeleuchtung 20 von dem Sender 130 über das Beleuchtungsnetzwerk 140 zu beiden der komplementären Unterarraystrukturen 90a und 90b von Antennenelementen 80 übertragen, und reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 40 von beiden komplementären Unterarraystrukturen 90a und 90b der Antennenelemente 80 wird über das Beleuchtungsnetzwerk 140 an dem Empfänger 135 empfangen. In dem getrennten Modus werden die Unterarrays 60 in einer ersten komplementären Unterarraystruktur 90a durch die Sendezuführung beleuchtet, und die Unterarrays 60 in einer zweiten komplementären Unterarraystruktur 90b werden durch die Empfangszuführung beleuchtet. Somit wird die Mikrowellenbeleuchtung 30 in dem getrennten Modus von dem Sender 130 über das Beleuchtungsnetzwerk 140 zu einer der komplementären Unterarraystrukturen (z. B. Struktur 90a) übertragen, und reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 70 von der anderen komplementären Unterarraystruktur (z. B.In the connected mode, the subarrays become 60 in both complementary subarray structures 90a and 90b illuminated, by both the transmission of the transmitter 130 as well as the receiving feeder of the receiver 135 , Thus, in the connected mode, the microwave lighting becomes 20 from the transmitter 130 via the lighting network 140 to both of the complementary subarray structures 90a and 90b of antenna elements 80 transmitted, and reflected microwave lighting 40 from both complementary subarray structures 90a and 90b the antenna elements 80 is via the lighting network 140 at the receiver 135 receive. In the disconnected mode, the subarrays 60 in a first complementary subarray structure 90a illuminated by the transmit feeder, and the subarrays 60 in a second complementary subarray structure 90b are illuminated by the receiving feeder. Thus, the microwave lighting 30 in the disconnected mode from the transmitter 130 via the lighting network 140 to one of the complementary subarray structures (eg structure 90a ), and reflected microwave illumination 70 from the other complementary subarray structure (eg

Struktur 90b) wird über das Beleuchtungsnetzwerk 140 an dem Empfänger 135 empfangen.structure 90b ) is via the lighting network 140 at the receiver 135 receive.

Genauer gesagt, in dem verbundenen Modus richtet das Beleuchtungsnetzwerk 140 die Mikrowellenbeleuchtung 20 von dem Sender 130 zu den Antennenelementen 80 in beiden Unterarraystrukturen 90a und 90b. Basierend auf den Richtungskoeffizienten, der in jedes der Antennenelemente 80 programmiert sind, wird die Mikrowellenbeleuchtung 25 von beiden Unterarraystrukturen 90a und 90b zu dem Ziel 155 gerichtet. Die Richtungskoeffizienten sind ausgewählt, um eine positive Störung der Mikrowellenbeleuchtung 25 von jedem der Antennenelemente 80 an dem Ziel 155 zu erzeugen. Beispielsweise kann bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Antennenelemente Reflektorantennenelemente sind, die Phasenverschiebung von jedem der Antennenelemente 80 eingestellt werden, um die gleiche Phasenverzögerung für jeden Weg der Mikrowellenbeleuchtung 25 von der Quelle (Antennenelement 80) zu dem Ziel 155 zu liefern. Die komplementären Strukturen 90a und 90b erzeugen komplementäre Sendemikrowellenstrahlstrukturen an dem Ziel 155.More specifically, in the connected mode, the lighting network is aimed 140 the microwave lighting 20 from the transmitter 130 to the antenna elements 80 in both subarray structures 90a and 90b , Based on the directional coefficient in each of the antenna elements 80 programmed, is the microwave lighting 25 from both subarray structures 90a and 90b to the destination 155 directed. The directional coefficients are selected to be a positive disturbance of the microwave lighting 25 from each of the antenna elements 80 at the destination 155 to create. For example, in embodiments where the antenna elements are reflector antenna elements, the phase shift of each of the antenna elements 80 be set to the same phase delay for each path of microwave lighting 25 from the source (antenna element 80 ) to the destination 155 to deliver. The complementary structures 90a and 90b generate complementary transmit microwave beam structures at the target 155 ,

Gleichartig dazu wird reflektierte Mikrowellenstrahlung 45, die von dem Ziel 155 reflektiert wird, und an dem schwach besetzten Antennenarray 50 empfangen wird, von den Antennenelementen 80 in beiden Unterarraystrukturen 90a und 90b zurück zu dem Beleuchtungsnetzwerk 140 gerichtet, basierend auf dem Richtungskoeffizienten, der in jedes der Antennenelemente 80 programmiert ist. Die komplementären Strukturen 90a und 90b erzeugen komplementäre Empfangsmikrowellenstrahlstrukturen an dem Beleuchtungsnetzwerk 140. Das Beleuchtungsnetzwerk 140 empfängt die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 40 und liefert die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 40, die von beiden Unterarraystrukturen 90a und 90b empfangen wird, an den Empfänger 135. Der Empfänger 135 kombiniert die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 40, die von jedem Antennenelement 80 in beiden Unterarraystrukturen 90a und 90b reflektiert wird, um ein erstes Empfangssignal (verbundenes Signal) 170 zu erzeugen, das den Wert der effektiven Intensität der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung an dem Ziel 155 anzeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel erzeugt der Empfänger 135 das verbundene Signal 170 unter Verwendung der Mikrowellenbeleuchtung, die von dem Schnittpunkt der komplementären Empfangsmikrowellenstrahlstrukturen empfangen wird. Genauer gesagt, das erzeugte verbundene Signal 170 ist das volumen-integrierte Kreuzprodukt der komplementären Empfangsmikrowellenstrahlen.The same applies to reflected microwave radiation 45 that from the goal 155 is reflected, and at the sparse antenna array 50 is received from the antenna elements 80 in both subarray structures 90a and 90b back to the lighting network 140 directed, based on the directional coefficient, in each of the antenna elements 80 is programmed. The complementary structures 90a and 90b generate complementary receive microwave beam structures on the lighting network 140 , The lighting network 140 receives the reflected microwave illumination 40 and provides the reflected microwave illumination 40 from both subarray structures 90a and 90b is received, to the receiver 135 , The recipient 135 combines the reflected microwave illumination 40 from each antenna element 80 in both subarray structures 90a and 90b is reflected to a first received signal (connected signal) 170 to generate the value of the effective intensity of the reflected microwave illumination at the target 155 displays. In one embodiment, the receiver generates 135 the connected signal 170 using the microwave illumination received from the intersection of the complementary receive microwave beam structures. More specifically, the generated connected signal 170 is the volume-integrated cross product of complementary receive microwave rays.

In dem getrennten Modus richtet das Beleuchtungsnetzwerk 140 die Mikrowellenbeleuchtung 30 von dem Sender 130 zu den Antennenelementen 80 in nur einer der Unterarraystrukturen (z. B. Struktur 90a). Basierend auf dem Richtungskoeffizienten, der in jedes der Antennenelemente 80 in dieser Unterarraystruktur 90a programmiert ist, wird die Mikrowellenbeleuchtung 35 von den Antennenelementen 80 in diesen Unterarraystrukturen 90a zu dem Ziel 155 gerichtet. Reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 75, die von dem Ziel 155 reflektiert wird und an dem schwach besetzten Antennenarray 50 empfangen wird, wird jedoch von den Antennenelementen 80 in den anderen Unterarraystrukturen 90b zurück zu dem Beleuchtungsnetzwerk 140 gerichtet, basierend auf dem Richtungskoeffizienten, der in jedes der Antennenelemente 80 in dieser Unterarraystruktur 90b programmiert ist. Somit erzeugen die komplementären Strukturen 90a und 90b Sende- bzw. Empfangsmikrowellenstrahlenstrukturen bei dem Ziel 155.In the disconnected mode, the lighting network is pointing 140 the microwave lighting 30 from the transmitter 130 to the antenna elements 80 in only one of the subarray structures (eg structure 90a ). Based on the directional coefficient in each of the antenna elements 80 in this subarray structure 90a programmed is the microwave lighting 35 from the antenna elements 80 in these subarray structures 90a to the destination 155 directed. Reflected microwave lighting 75 that from the goal 155 is reflected and on the sparse antenna array 50 is received, however, from the antenna elements 80 in the other subarray structures 90b back to the lighting network 140 directed, based on the directional coefficient, in each of the antenna elements 80 in this subarray structure 90b is programmed. Thus, the complementary structures produce 90a and 90b Transmit microwave radiation structures at the target 155 ,

Das Beleuchtungsnetzwerk 140 empfängt die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 70 und liefert die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 70, die von den Antennenelementen 80 in den Unterarraystrukturen 90b empfangen wird, an den Empfänger 135. Der Empfänger 135 kombiniert die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung 70, die von jedem Antennenelement 80 in der Unterarraystruktur 90b reflektiert wird, um ein zweites Empfangssignal (getrenntes Signal) 175 zu erzeugen, das den Wert der effektiven Intensität der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung an dem Ziel 155 anzeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet der Empfänger 135 das getrennte Signal 175 an dem Schnittpunkt der komplementären Sende- und Empfangsmikrowellenstrahlstrukturen. Genauer gesagt, das erzeugte verbundene Signal 170 ist das volumenintegrierte Kreuzprodukt der komplementären Sende- und Empfangsmikrowellenstrahlen.The lighting network 140 receives the reflected microwave illumination 70 and provides the reflected microwave illumination 70 from the antenna elements 80 in the subarray structures 90b is received, to the receiver 135 , The recipient 135 combines the reflected microwave illumination 70 from each antenna element 80 in the subarray structure 90b is reflected to a second received signal (separate signal) 175 to generate the value of the effective intensity of the reflected microwave illumination at the target 155 displays. In one embodiment, the receiver forms 135 the separate signal 175 at the intersection of the complementary transmit and receive microwave beam structures. More specifically, the generated connected signal 170 is the volume integrated cross product of the complementary transmit and receive microwave beams.

Sowohl das verbundene Signal 170 als auch das getrennte Signal 175 werden von dem Empfänger 135 zu dem Prozessor 110 geleitet, der die Signale 170 und 175 verwendet, um den Wert eines Pixels oder Voxels zu bestimmen, das dem Ziel 155 auf dem Objekt 150 entspricht. Die Signale 170 und 175 sind beide komplexe Signale, die Real- und Imaginär-Teile (oder äquivalent Amplitude und Phase) enthalten, die eine Hauptabtastkeule und ein oder mehrere unerwünschte Seitenkeulen beschreiben. Aufgrund der unterschiedlichen Sende-/Empfangswege der beiden Beleuchtungsmodi haben die Seitenkeulen in jedem der Signale 170 und 175 entgegengesetzte Vorzeichen. Somit ist der Prozessor 110 in der Lage, die Hauptabtastkeule konstruktiv zu verbessern, während er die unerwünschten Seitenkeulen destruktiv auslöscht durch Berechnen einer optimalen linearen Kombination des verbundenen Signals 170 und des getrennten Signals 175.Both the connected signal 170 as well as the separate signal 175 be from the recipient 135 to the processor 110 passed the signals 170 and 175 used to determine the value of a pixel or voxel that matches the target 155 on the object 150 equivalent. The signals 170 and 175 Both are complex signals containing real and imaginary parts (or equivalent amplitude and phase) describing a main scan lobe and one or more unwanted sidelobes. Due to the different transmit / receive paths of the two illumination modes, the side lobes in each of the signals 170 and 175 opposite signs. Thus, the processor 110 being able to constructively enhance the main scanning lobe while destructively canceling the unwanted side lobes by calculating an optimum linear combination of the connected signal 170 and the separated signal 175 ,

Beispielsweise wird mit Bezugnahme auf 14 eine beispielhafte Amplitudenproduktverteilung eines getrennten Signals in dem Graph dargestellt, der mit 1410 bezeichnet ist, und eine beispielhafte Amplitudenproduktverteilung eines verbundenen Signals ist in dem Graph dargestellt, der mit 1420 bezeichnet ist. Die in 14 gezeigten Graphen wurden aufgebaut unter Verwendung eines Arrays mit einer schwach besetzten Geometrie ähnlich zu der in 2A gezeigten Geometrie. Wie es ersichtlich ist, sind sowohl in dem verbundenen als auch dem getrennten Modus zusätzlich zu der gewünschten zentralen Hauptkeule vier symmetrische Sätze von Seitenkeulen. In dem getrennten Modus (Graph 1410) ist jedoch die Amplitude der Seitenkeulen negativ (d. h. beim Vorzeichen entgegengesetzt zu der Hauptkeule), während in dem verbundenen Modus (Graph 1420) die Amplitude der Seitenkeulen nicht negativ ist (d. h. das gleiche Vorzeichen wie die zentrale Keule). Somit führt das Bilden einer Überlagerung der beiden Verteilungen 1410 und 1420 mit der ordnungsgemäßen Gewichtung zwischen den beiden Verteilungen 1410 und 1420 zu einer Verteilung mit einer starken Hauptkeule und schwachen Seitenkeulen, wie es im Graph 1430 gezeigt ist.For example, with reference to 14 an exemplary amplitude product distribution of a separate signal in the graph shown with 1410 is shown, and an exemplary amplitude product distribution of a connected signal is shown in the graph with 1420 is designated. In the 14 The graphs shown were constructed using an array with a sparse geometry similar to that in FIG 2A shown geometry. As can be seen, in both the connected and disconnected modes, in addition to the desired central main lobe, there are four symmetric sets of sidelobes. In the disconnected mode (Graph 1410 ), however, the amplitude of the sidelobes is negative (ie opposite in sign to the main lobe), while in the connected mode (graph 1420 ) the amplitude of the side lobes is not negative (ie the same sign as the central lobe). Thus, forming a superposition of the two distributions 1410 and 1420 with the proper weighting between the two distributions 1410 and 1420 to a distribution with a strong main lobe and weak side lobes, as in the graph 1430 is shown.

Mit erneuter Bezugnahme auf 1 bestimmt der Prozessor 110 die optimale lineare Kombination (Gewichtung) des verbundenen Signals 170 und des getrennten Signals 175 basierend auf der Schwach-Gesetztheit der Arraygeometrie (d. h. der komplementären Unterarraystrukturen 90a und 90b). Falls beispielsweise das verbundene Signal mit J bezeichnet ist und das getrennte Signal mit D bezeichnet ist, wählt der Prozessor 110 komplexe Multiplizierer (Gewichtsanteile) mJ und mD aus, basierend auf der Geometrie des Arrays 50, so dass mJ + mD = Eins, und berechnet das resultierende Signal als mJ·J + mD·D.With renewed reference to 1 the processor determines 110 the optimal linear combination (weighting) of the connected signal 170 and the separated signal 175 based on the weakness of the array geometry (ie, the complementary subarray structures 90a and 90b ). For example, if the connected signal is labeled J and the separate signal is labeled D, the processor selects 110 complex multipliers (parts by weight) m J and m D based on the geometry of the array 50 , such that m J + m D = one, and calculates the resulting signal as m J · J + m D · D.

Im Allgemeinen sind die Gewichtsprozente, die den komplexen Multiplizierern mD und mD zugewiesen sind, linear proportional zu der Schwach-Gesetztheit des Arrays 50. Für ein vollständig dicht besetztes Array ist das Gewicht, das dem verbundenen Signal gegeben ist, 100%, und somit ist der Wert des komplexen Multiplizierers mJ Eins und der Wert des komplexen Multiplizierers mD ist Null. Gleichartig dazu, für ein vollständig schwach besetztes Array (z. B. eine Bildrahmengeometrie, wie sie in 2A gezeigt ist, mit nur einem einzigen Antennenelement pro Unterarray), ist das Gewicht, das dem getrennten Signal zugewiesen ist, 100%, und somit ist der Wert des komplexen Multiplizierers mJ Null und der Wert des komplexen Multiplizierers mD ist Eins. Die Werte der komplexen Multiplizierer mJ und mD sind typischerweise gleich für alle Pixel oder Voxel bei einer Abtastung des Objekts 150, und daher kann der Prozessor 110 die Werte der komplexen Multiplizierer einmal optimieren und die optimierten Werte in dem Speicher 160 oder in dem Prozessor 110 speichern, für die Verwendung während der Abtastung.In general, the weight percentages assigned to the complex multipliers m D and m D are linearly proportional to the weak set-ting of the array 50 , For a fully packed array, the weight given to the connected signal is 100%, and so the value of the complex multiplier m J is one and the value of the complex multiplier m D is zero. Likewise, for a fully sparse array (eg, a frame geometry as shown in FIG 2A is shown with only a single antenna element per subarray), the weight assigned to the isolated signal is 100%, and thus the value of the complex multiplier mJ is zero and the value of the complex multiplier mD is one. The values of the complex multipliers m J and m D are typically the same for all pixels or voxels in a sample of the object 150 , and therefore the processor can 110 Optimize the values of the complex multipliers once and optimize the values in memory 160 or in the processor 110 store for use during the scan.

Außerdem arbeitet der Prozessor 110, um das Beleuchtungssystem 100 für den verbundenen und getrennten Beleuchtungsmodus zu steuern. Bei einem Ausführungsbeispiel schaltet der Prozessor 110 zwischen dem verbundenen und dem getrennten Beleuchtungsmodus. Der Prozessor 110 stellt das Beleuchtungsnetzwerk 140 beispielsweise auf den verbundenen Modus ein, um das verbundene Signal 170 zu empfangen, und stellt dann das Beleuchtungsnetzwerk 140 auf den getrennten Modus ein, um das getrennte Signal 175 zu empfangen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel steuert der Prozessor 110 den Sender 130 und den Empfänger 135, um im Wesentlichen gleichzeitig sowohl in dem verbundenen als auch dem getrennten Beleuchtungsmodus zu arbeiten.In addition, the processor works 110 to the lighting system 100 to control for the connected and separate lighting mode. In one embodiment, the processor switches 110 between the connected and disconnected lighting modes. The processor 110 represents the lighting network 140 for example, on the connected mode to the connected signal 170 to receive, and then sets the lighting network 140 on the disconnected mode to the separate signal 175 to recieve. In another embodiment, the processor controls 110 the transmitter 130 and the receiver 135 to operate substantially simultaneously in both the connected and separate illumination modes.

Der Prozessor 110 arbeitet ferner, um die Richtungskoeffizienten von jedem der einzelnen Antennenelemente 80 in dem schwach besetzten Antennenarray 50 zu programmieren, um mehrere Ziele 155 auf dem Objekt 150 mit Mikrowellenstrahlen zu beleuchten, und/oder reflektierte Mikrowellenbeleuchtung von mehreren Zielen 155 auf dem Objekt 150 zu empfangen. Somit arbeitet der Prozessor 110 in Verbindung mit dem schwach besetzten Antennenarray 50, um das Objekt 150 abzutasten. Beim Betrieb arbeitet das Mikrowellenbilderfassungssystem 10 bei Frequenzen, die es ermöglichen, dass Millionen von Zielen 155 pro Sekunde abgetastet werden.The processor 110 also operates to calculate the directional coefficients of each of the individual antenna elements 80 in the sparse antenna array 50 to program to multiple goals 155 on the object 150 to illuminate with microwave rays, and / or reflected microwave illumination from multiple targets 155 on the object 150 to recieve. Thus, the processor works 110 in conjunction with the sparse antenna array 50 to the object 150 scan. In operation, the microwave imaging system operates 10 at frequencies that allow for millions of goals 155 sampled per second.

Der Prozessor 110 umfasst jede Hardware, Software, Firmware oder Kombination derselben zum Steuern des schwach besetzten Antennenarrays 50 und Verarbeiten der empfangenen Mikrowellenbeleuchtung, die von dem Ziel 155 reflektiert wird, um ein Mikrowellenbild des Ziels 155 und/oder des Objekts 150 aufzubauen. Bei einem Ausführungsbeispiel speichert der Speicher 160 Software, die durch den Prozessor 110 ausführbar ist, um das Antennenarray 50 zu steuern und/oder das Mikrowellenbild des Objekts 150 aufzubauen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Software in dem Prozessor 110 gespeichert, und der Speicher 160 speichert optional Daten, die durch den Prozessor 110 während der Ausführung der Software verwendet werden.The processor 110 includes any hardware, software, firmware or combination thereof for controlling the sparse antenna array 50 and processing the received microwave lighting from the target 155 is reflected to a microwave image of the target 155 and / or the object 150 build. In one embodiment, the memory stores 160 Software by the processor 110 is executable to the antenna array 50 to control and / or the microwave image of the object 150 build. In another embodiment, the software is in the processor 110 saved, and the memory 160 optionally stores data by the processor 110 while running the software.

Der Prozessor 110 kann beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare Logikvorrichtungen, Digitalsignalprozessoren oder andere Typen von Verarbeitungsvorrichtungen umfassen, die konfiguriert sind, um Befehle eines Computerprogramms auszuführen, und einen oder mehrere Speicher (z. B. Cache-Speicher), die die Befehle und andere Daten speichern, die durch den Prozessor 110 verwendet werden. Es sollte jedoch klar sein, dass andere Ausführungsbeispiele des Prozessors 110 verwendet werden können. Der Speicher 160 ist jeder Typ von Datenspeichervorrichtung, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einer Festplatte, eines Direktzugriffspeichers (RAM), Nur-Lese-Speichers (ROM), Kompaktdisk, Diskette, ZIP®-Laufwerks, Bandlaufwerks, Datenbank oder anderen Typs von Speichervorrichtung oder Speichermedium.The processor 110 For example, it may include one or more microprocessors, microcontrollers, programmable logic devices, digital signal processors, or other types of processing devices configured to execute instructions of a computer program and one or more memories (eg, cache memory) containing the instructions and others Save data by the processor 110 be used. It should be understood, however, that other embodiments of the processor 110 can be used. The memory 160 is any type of data storage device, including but not limited to, a hard disk, a random access memory (RAM), read-only memory (ROM), compact disk, floppy disk, ZIP ® drive, tape drive, database or other type of storage device or storage medium ,

Das resultierende Mikrowellenbild des Ziels 155 und/oder Objekts 150 kann von dem Prozessor 110 zu der Anzeige 120 geleitet werden, um das Mikrowellenbild anzuzeigen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Anzeige 120 eine zweidimensionale Anzeige zum Anzeigen eines dreidimensionalen Mikrowellenbilds des Objekts 150, oder eines oder mehrerer eindimensionaler oder zweidimensionaler Mikrowellenbilder des Ziels 155 und/oder Objekts 150. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Anzeige 120 eine dreidimensionale Anzeige, die in der Lage ist, ein dreidimensionales Mikrowellenbild des Objekts 150 anzuzeigen.The resulting microwave image of the target 155 and / or object 150 can from the processor 110 to the ad 120 to display the microwave image. In one embodiment, the display is 120 a two-dimensional display for displaying a three-dimensional microwave image of the object 150 , or one or more one-dimensional or two-dimensional microwave images of the target 155 and / or object 150 , In another embodiment, the display is 120 a three - dimensional display that in the Location is a three-dimensional microwave image of the object 150 display.

Es sollte klar sein, dass mehrere schwach besetzte Antennenarrays 50 verwendet werden können, um unterschiedliche Abschnitte des Objekts 150 abzutasten. Beispielsweise kann das Mikrowellenbilderfassungssystem 10 mit zwei schwach besetzten Antennenarrays implementiert werden, die jeweils ein 1 m × 1 m schwach besetztes Array von Antennenelementen 80 aufweisen, um die Hälfte des Objekts 150 abzutasten. Als weiteres Beispiel kann das Mikrowellenbilderfassungssystem 10 mit vier schwach besetzten Antennenarrays 50 implementiert sein, die jeweils ein 0,5 m × 0,5 m schwach besetztes Array von Antennenelementen 80 umfassen, das in der Lage ist, einen Quadranten des Objekts 150 abzutasten.It should be clear that several sparse antenna arrays 50 Can be used to different sections of the object 150 scan. For example, the microwave imaging system 10 are implemented with two sparse antenna arrays, each containing a 1m x 1m sparse array of antenna elements 80 exhibit around half of the object 150 scan. As another example, the microwave imaging system 10 with four sparse antenna arrays 50 be implemented, each having a 0.5m x 0.5m sparse array of antenna elements 80 which is capable of a quadrant of the object 150 scan.

Beispiele von komplementären Unterarraystrukturen 90a und 90b, die ein schwach besetztes Antennenarray 50 bilden, sind in 2A und 2B gezeigt. 2A stellt eine beispielhafte „Bildrahmen”-Struktur dar, bei der eine der komplementären Unterarraystrukturen 90a schraffierte Unterarrays 60 umfasst, und die andere komplementäre Unterarraystruktur 90b leere Unterarrays 60 umfasst. In dem verbundenen Beleuchtungsmodus sind alle Unterarrays 60 beleuchtet, durch sowohl die Sende- als auch die Empfangszuführung in dem Mikrowellenbeleuchtungssystem, während in dem getrennten Beleuchtungsmodus die Unterarrays 60 in der ersten komplementären Unterarraystruktur 90a durch die Sendezuführung beleuchtet sind und die Unterarrays 60 in der zweiten komplementären Unterarraystruktur 90b durch die Empfangszuführung beleuchtet sind. Die Eck-Unterarrays 60 sind entweder geteilt beleuchtet (durch beide Beleuchtungsmodi) entlang den Diagonalen oder überhaupt nicht beleuchtet.Examples of complementary subarray structures 90a and 90b , which is a weak antenna array 50 form, are in 2A and 2 B shown. 2A FIG. 3 illustrates an exemplary "picture frame" structure in which one of the complementary subarray structures 90a hatched subarrays 60 includes, and the other complementary subarray structure 90b empty subarrays 60 includes. In the connected illumination mode, all subarrays are 60 illuminated by both the transmit and the receive feed in the microwave lighting system, while in the separate illumination mode, the subarrays 60 in the first complementary subarray structure 90a are illuminated by the transmit feed and the subarrays 60 in the second complementary subarray structure 90b illuminated by the receiving feeder. The corner subarrays 60 are either split illuminated (through both illumination modes) along the diagonal or not lit at all.

2B stellt eine beispielhafte „Kreuz”-Struktur dar, bei der eine der komplementären Unterarraystrukturen 90a die schraffierten Unterarrays 60 umfasst, und die andere komplementäre Unterarraystruktur 90b die leeren Unterarrays 60 umfasst. In dem verbundenen Beleuchtungsmodus sind alle Unterarrays 60 durch sowohl die Sende- als auch die Empfangszuführung in dem Mikrowellenbeleuchtungssystem beleuchtet, während in dem getrennten Beleuchtungsmodus die Unterarrays 60 in der ersten komplementären Unterarraystruktur 90a durch die Sendezuführung beleuchtet sind, und die Unterarrays 60 in der zweiten komplementären Unterarraystruktur 90b durch die Empfangszuführung beleuchtet sind. Die mittlere Unteranordnung 60 (d. h. die Unteranordnung 60, die beide Strukturen 90a und 90b schneidet) kann in beiden Beleuchtungsmodi beleuchtet werden, durch zufälliges Zuweisen im Wesentlichen gleicher Anzahlen von Antennenelementen 80 zu entweder dem verbundenen Modus oder dem getrennten Modus. 2 B represents an exemplary "cross" structure in which one of the complementary subarray structures 90a the hatched subarrays 60 includes, and the other complementary subarray structure 90b the empty subarrays 60 includes. In the connected illumination mode, all subarrays are 60 is illuminated by both the transmit and receive in the microwave illumination system, while in the separate illumination mode, the subarrays 60 in the first complementary subarray structure 90a are illuminated by the transmit feed, and the subarrays 60 in the second complementary subarray structure 90b illuminated by the receiving feeder. The middle subassembly 60 (ie the sub-assembly 60 , both structures 90a and 90b can be illuminated in both illumination modes, by randomly assigning substantially equal numbers of antenna elements 80 to either the connected mode or the disconnected mode.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind eines oder mehrere der Unterarrays 60 ein dicht besetztes Unterarray von Antennenelementen 80. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind eines oder mehrere der Unterarrays 90 ein schwach besetztes Unterarray von Antennenelementen 80. Beispielsweise können ein oder mehrere der Unterarrays eine einzige Zeile oder Spalte von dicht besetzten oder schwach besetzten Antennenelementen 80 enthalten. In jedem Fall sind die komplementären Unterarraystrukturen 90a und 90b zusammen aus einer stark reduzierten Anzahl von Antennenelementen zusammengesetzt, so dass die Gesamtzahl von Antennenelementen 80 in dem schwach besetzten Antennenarray 50 stark reduziert ist im Vergleich zu einem dicht besetzten Array. Diese Reduzierung beim Elementzählwert ergibt direkt reduzierte Kosten. Somit sind die Kosten des komplementären Arrays mit reduziertem Elementzählwert, wie z. B. derjenigen in 2A und 2B, proportional zu nur der Quadratwurzel von A, was wesentliche Kosteneinsparungen erreicht, im Gegensatz zu dicht besetzten Arrays, wo die Kosten des Arrays proportional zu der Standfläche A der dicht besetzten Arrays sind. Außerdem ist AFOV ungeändert zwischen dem dicht besetzten Array und dem komplementären Array mit reduziertem Elementzählwert, weil das Gesamtausmaß der komplementären Arrays und der minimale Abstand gleich ist wie für das ursprünglich dicht besetzte Array.In one embodiment, one or more of the subarrays 60 a densely packed subarray of antenna elements 80 , In other embodiments, one or more of the subarrays 90 a weakly occupied subarray of antenna elements 80 , For example, one or more of the subarrays may have a single row or column of densely populated or sparse antenna elements 80 contain. In any case, the complementary subarray structures are 90a and 90b composed of a greatly reduced number of antenna elements, such that the total number of antenna elements 80 in the sparse antenna array 50 is greatly reduced compared to a densely packed array. This reduction in element count results in directly reduced costs. Thus, the cost of the complementary array with reduced element count, such as. B. those in 2A and 2 B , proportional to only the square root of A, which achieves significant cost savings, as opposed to densely packed arrays where the cost of the array is proportional to the footprint A of the densely packed arrays. In addition, AFOV is unchanged between the densely populated array and the complementary array with reduced element count, because the overall extent of the complementary arrays and the minimum spacing is the same as for the originally densely populated array.

3A ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung. Das Beleuchtungssystem 100 umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140, den Sender 130 und den Empfänger 135. In 3A umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140 Mikrowellenhörner 310, 320 und 330, Phasenplatten 340, 342 und 344, einen Zirkulator 350 und Schalter 360 und 370 zum Durchführen von HF-Schalten zwischen den beiden Beleuchtungsmodi. Der Schalter 360 ist mit dem Empfänger 135 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Horn 310 und dem Zirkulator 350. Der Schalter 370 ist mit dem Sender 130 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Horn 330 und dem Zirkulator 350. In 3A sind die Schalter 360 und 370 einpolige Umschalt-(SPDT-)Mikrowellenschalter. Bei anderen Ausführungsbeispielen könnten jedoch andere Typen von Schaltern verwendet werden. 3A is a schematic representation of an exemplary lighting system 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention. The lighting system 100 includes the lighting network 140 , the transmitter 130 and the receiver 135 , In 3A includes the lighting network 140 microwave horns 310 . 320 and 330 , Phase plates 340 . 342 and 344 , a circulator 350 and switches 360 and 370 for performing RF switching between the two illumination modes. The desk 360 is with the receiver 135 connected and selectively switches between the horn 310 and the circulator 350 , The desk 370 is with the transmitter 130 connected and selectively switches between the horn 330 and the circulator 350 , In 3A are the switches 360 and 370 single-pole switching (SPDT) microwave switches. However, in other embodiments, other types of switches could be used.

Die zentrale Phasenplatte 342 ist entworfen, um die gesamte schwach besetzte Geometrie beider komplementärer Unterarraystrukturen in dem verbundenen Beleuchtungsmodus zu beleuchten. Die linke Phasenplatte 340 ist entworfen, um eine der komplementären Unterarraystrukturen in dem getrennten Modus zu beleuchten, während die rechte Phasenplatte 344 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur in dem getrennten Modus zu beleuchten. Die Phasenplatten 340, 342 und 344 können entweder durch Reflektion oder Übertragung von Mikrowellenbeleuchtung zu und von den Hörnern 310, 320 bzw. 330 arbeiten. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Hörner 310, 320 und 330 kundenspezifisch entworfene Fernfeldmuster-Hörner, die dadurch den Bedarf an Phasenplatten 340, 342 und 344 aufheben. Beispielsweise können undichte Wellenleiter, zylindrische Linsen, zylindrische Spiegel und andere Typen von kundenspezifischen Hörnern mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.The central phase plate 342 is designed to illuminate the entire sparse geometry of both complementary subarray structures in the connected illumination mode. The left phase plate 340 is designed to to illuminate one of the complementary subarray structures in the disconnected mode while the right phase plate 344 is designed to illuminate the other complementary subarray structure in the disconnected mode. The phase plates 340 . 342 and 344 can either by reflection or transmission of microwave lighting to and from the horns 310 . 320 respectively. 330 work. In other embodiments, the horns 310 . 320 and 330 custom designed far field pattern horns, thereby reducing the need for phase plates 340 . 342 and 344 cancel. For example, leaky waveguides, cylindrical lenses, cylindrical mirrors, and other types of custom horns may be used with embodiments of the present invention.

In dem verbundenen Beleuchtungsmodus verbinden beide Schalter 360 und 370 mit dem Zirkulator 350, um Mikrowellenstrahlung durch das mittlere Horn 320 zu senden und zu empfangen, um das verbundene Signal zu erzeugen. In dem getrennten Beleuchtungsmodus verbindet der Schalter 360 mit dem Horn 310, und der Schalter 370 verbindet mit dem Horn 330, um Mikrowellenstrahlung vollständig durch das rechte Horn 330 zu übertragen und Mikrowellenstrahlung vollständig durch das linke Horn 310 zu empfangen, um das getrennte Signal zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Mikrowellenbilderfassungssystem ein kohärentes System, und somit schmalbandig. Daher können die Schalter 360 und 370 als Schmalbandschalter entworfen sein, um eine Leistung mit geringerem Einfügungsverlust zu erhalten als diejenige, die mit universellen Breitbandmikrowellenschaltern erreichbar ist. Als Folge kann jede der hierin gezeigten Konfigurationen des Beleuchtungssystems 100 mit relativ geringer Übertragungsleistung verwendet werden.In the connected lighting mode, both switches connect 360 and 370 with the circulator 350 to transmit microwave radiation through the middle horn 320 to send and receive to generate the connected signal. In the separate illumination mode, the switch connects 360 with the horn 310 , and the switch 370 connects to the horn 330 to microwave radiation completely through the right horn 330 to transmit and microwave radiation completely through the left horn 310 to receive the separate signal. In one embodiment, the microwave imaging system is a coherent system, and thus narrowband. Therefore, the switches can 360 and 370 be designed as a narrowband switch to obtain a performance with less insertion loss than that achievable with universal broadband microwave switches. As a result, any of the configurations of the lighting system shown herein may be used 100 be used with relatively low transmission power.

3B ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbeleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung. Das Beleuchtungssystem 100 umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140, den Sender 130 und den Empfänger 135. In 3B umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140 nur ein einziges Mikrowellenhorn 320, eine entsprechende Phasenplatte 342 und einen Zirkulator 350. Die Phasenplatte 342 ist entworfen, um die gesamte schwach besetzte Geometrie beider komplementärer Unterarraystrukturen in sowohl dem verbundenen Beleuchtungsmodus als auch dem getrennten Beleuchtungsmodus zu beleuchten. Die beiden Beleuchtungsmodi (verbunden und getrennt) sind digital implementiert an dem Antennenarray durch Invertieren der Phasenverschiebungen der einzelnen Antennenelemente in einer der komplementären Unterarraystrukturen, während die Phasenverschiebungen der einzelnen Antennenelemente in der anderen komplementären Unterarraystruktur beibehalten werden. 3B FIG. 12 is a schematic diagram of another example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave lighting system of the present invention. The lighting system 100 includes the lighting network 140 , the transmitter 130 and the receiver 135 , In 3B includes the lighting network 140 only a single microwave horn 320 , a corresponding phase plate 342 and a circulator 350 , The phase plate 342 is designed to illuminate the entire sparse geometry of both complementary subarray structures in both the connected illumination mode and the separate illumination mode. The two illumination modes (connected and disconnected) are implemented digitally on the antenna array by inverting the phase shifts of the individual antenna elements in one of the complementary subarray structures, while maintaining the phase shifts of the individual antenna elements in the other complementary subarray structure.

In einem binären Array kann beispielsweise jedes Antennenelement nur mit einem von zwei unterschiedlichen binären Zuständen programmiert sein (z. B. 0 Grad Phasenverschiebung oder 180 Grad Phasenverschiebung). In dem getrennten Beleuchtungsmodus werden die Antennenelemente in beiden komplementären Unterarraystrukturen erst mit einer jeweiligen Phasenverschiebung (0 oder 180 Grad) programmiert, die entworfen ist, um eine konstruktive Interferenz der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung an dem Empfänger 135 zu erzeugen. In dem getrennten Beleuchtungsmodus ist die Phasenverschiebung von jedem der Antennenelemente in nur einer der komplementären Unterarraystrukturen umgedreht (invertiert), so dass, falls ein bestimmtes Antennenelement während der verbundenen Beleuchtung mit einer 0-Grad-Phasenverschiebung programmiert ist, die Phasenverschiebung dieses bestimmten Antennenelements für eine getrennte Beleuchtung auf 180 Grad geändert wird. Als ein Beispiel, mit Bezugnahme auf 2A, können die Phasenverschiebungen der Antennenelemente in der Unterarraystruktur 90a in dem getrennten Beleuchtungsmodus invertiert werden, während die gleichen Phasenverschiebungen der Antennenelemente in der Unterarraystruktur 90b beibehalten werden.For example, in a binary array, each antenna element may be programmed with only one of two different binary states (eg, 0 degrees phase shift or 180 degrees phase shift). In the separate illumination mode, the antenna elements in both complementary subarray structures are first programmed with a respective phase shift (0 or 180 degrees) designed to cause constructive interference of the reflected microwave illumination at the receiver 135 to create. In the isolated illumination mode, the phase shift of each of the antenna elements in only one of the complementary subarray structures is reversed (inverted) such that if a particular antenna element is programmed with 0 degree phase shift during the connected illumination, the phase shift of that particular antenna element for one separate lighting is changed to 180 degrees. As an example, with reference to 2A , the phase shifts of the antenna elements in the subarray structure 90a in the separate illumination mode while the same phase shifts of the antenna elements in the subarray structure 90b to be kept.

Als Folge umfasst die empfangene Mikrowellenstrahlung, die von dem Objekt reflektiert wird und durch das Antennenarray zu dem Beleuchtungssystem 100 gerichtet wird, zwei unabhängige Kanäle, die hierin als ein „Plus”-Kanal und ein „Minus”-Kanal bezeichnet werden. Der Plus-Kanal ist äquivalent zu dem verbundenen Beleuchtungskanal, der von der reflektierten Mikrowellenstrahlung gemessen wird, die während dem verbundenen Beleuchtungsmodus empfangen wird. Der Minus-Kanal wird erhalten durch invertieren der Phasenverschiebungen von einer der Unterarraystrukturen während des getrennten Beleuchtungsmodus. Der Minus-Kanal ist jedoch nicht äquivalent zu dem getrennten Beleuchtungskanal. Statt dessen ist der getrennte Beleuchtungskanal äquivalent zu der Differenz zwischen dem Plus-Kanal und dem Minus-Kanal.As a result, the received microwave radiation reflected from the object and through the antenna array to the illumination system 100 two independent channels, referred to herein as a "plus" channel and a "minus" channel. The plus channel is equivalent to the connected illumination channel measured by the reflected microwave radiation received during the connected illumination mode. The minus channel is obtained by inverting the phase shifts of one of the subarray structures during the separate illumination mode. However, the minus channel is not equivalent to the separate illumination channel. Instead, the separate illumination channel is equivalent to the difference between the plus channel and the minus channel.

Der getrennte Kanal kann auch als ein „gemischtes” Signal bezeichnet werden, während die Hinzufügung des Plus-Kanals und des Minus-Kanals als ein „reines” Signal bezeichnet werden kann. Jede geeignete lineare Kombination des Plus-Kanalsignals und des Minus-Kanalsignals oder des reinen Kanalsignals und des gemischten Kanalsignals erzeugt die optimale Seitenkeulenauslöschung.The separate channel may also be referred to as a "mixed" signal, while the addition of the plus and minus channels may be referred to as a "pure" signal. Any suitable linear combination of the plus channel signal and the minus channel signal or the pure channel signal and the mixed channel signal produces the optimum sidelobe cancellation.

4A4C sind bildliche Darstellungen von beispielhaften Phasenplatten 340, 342 und 344 für die Verwendung bei beispielhaften Beleuchtungssystemen, die in 3A und 3B gezeigt sind. In 4A4C sind die Phasenplatten 340, 342 und 344 binäre Phasenzonenplatten, während weiße Bereiche 0-Grad-Phasenverschiebungszonen darstellen und schwarze Bereiche 180-Grad-Phasenverschiebungszonen darstellen. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Phasenplatten 340, 342 und 344 quaternäre Phasenplatten (0°, 90°, 180° und 270°) oder durchgehende Phasenplatten, wie z. B. eine herkömmliche Fresnel-Linse oder eine gewöhnliche Linse. Die bestimmte Phasenverschiebungszonenstruktur auf den Phasenplatten 340, 342 und 344 hängt von den komplementären Unterarraystrukturen des Arrays ab. Beispielsweise würde die „Bildrahmen”-Struktur, die in 2A gezeigt ist, andere Phasenplatten erfordern als die „Kreuz”-Struktur, die in 2B gezeigt ist. 4A - 4C are pictorial representations of exemplary phase plates 340 . 342 and 344 for use in exemplary lighting systems incorporated in 3A and 3B are shown. In 4A - 4C are the phase plates 340 . 342 and 344 binary phase zone plates, while white areas represent 0 degree phase shift zones and black areas represent 180 degree phase shift zones. In other embodiments, the phase plates are 340 . 342 and 344 quaternary phase plates (0 °, 90 °, 180 ° and 270 °) or continuous phase plates, such. A conventional Fresnel lens or ordinary lens. The particular phase shift zone structure on the phase plates 340 . 342 and 344 depends on the complementary subarray structures of the array. For example, the "picture frame" structure used in 2A is shown to require different phase plates than the "cross" structure shown in FIG 2 B is shown.

Allgemein sind die Phasenplatten 340 und 344 zum Beleuchten der einzelnen komplementären Unterarraystrukturen beinahe komplementär (orthogonal) zueinander, um die ordnungsgemäße Phasenverschiebung zwischen den Sende- und Empfangsstrahlenstrukturen in dem getrennten Modus zu liefern. Die Phasenplatte 342 für eine verbundene Beleuchtung ist selbst-doppelnd, d. h. eine geometrische Operation (z. B. 90°-Drehung), die linke Platte 340 zu der rechten Platte 344 umwandelt, lässt die Mittelplatte 342 ungeändert.Generally, the phase plates 340 and 344 for illuminating the individual complementary subarray structures almost complementary (orthogonal) to each other to provide the proper phase shift between the transmit and receive beam structures in the separated mode. The phase plate 342 for connected lighting, self-doubling, ie, a geometric operation (eg, 90 ° rotation), is the left-hand plate 340 to the right panel 344 converts leaves the center plate 342 unchanged.

5 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung. Bei 5 umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140 zwei Mikrowellenhörner 510 und 520, eine Veränderliche-Phase-Platte 530, eine Feste-Phase-Platte 540, einen Zirkulator 550 und einen Schalter 560 zum Durchführen von HF-Schalten zwischen den beiden Beleuchtungsmodi. Der Schalter 560 ist mit dem Sender 130 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Horn 520 und dem Zirkulator 550. Der Empfänger 135 ist mit dem Zirkulator 550 verbunden, der mit dem Horn 510 verbunden ist und selektiv mit dem Schalter 560 verbunden ist. 5 FIG. 12 is a schematic diagram of another example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention. at 5 includes the lighting network 140 two microwave horns 510 and 520 , a variable phase plate 530 , a solid-phase plate 540 , a circulator 550 and a switch 560 for performing RF switching between the two illumination modes. The desk 560 is with the transmitter 130 connected and selectively switches between the horn 520 and the circulator 550 , The recipient 135 is with the circulator 550 connected to the horn 510 is connected and selectively with the switch 560 connected is.

Die Veränderliche-Phase-Platte 530 ist entworfen, um die gesamte schwach besetzte Geometrie beider komplementärer Unterarraystrukturen in dem verbundenen Beleuchtungsmodus und eine der komplementären Unterarraystrukturen in dem getrennten Modus zu beleuchten, während die Feste-Phase-Platte 540 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur in dem getrennten Modus zu beleuchten. In dem verbundenen Beleuchtungsmodus ist die Veränderliche-Phase-Platte 530 programmiert, um die gesamte schwach besetzte Geometrie beider komplementärer Unterarraystrukturen des Antennenarrays zu beleuchten, und der Schalter 560 ist mit dem Zirkulator 550 verbunden, um Mikrowellenstrahlung durch das linke Horn 510 und die Veränderliche-Phase-Platte 530 zu senden und zu empfangen, um das verbundene Signal zu erzeugen.The variable phase plate 530 is designed to illuminate the entire sparse geometry of both complementary subarray structures in the connected illumination mode and one of the complementary subarray structures in the discrete mode, while the solid phase plate 540 is designed to illuminate the other complementary subarray structure in the disconnected mode. In the connected illumination mode is the variable phase plate 530 programmed to illuminate the entire sparse geometry of both complementary subarray structures of the antenna array, and the switch 560 is with the circulator 550 connected to microwave radiation through the left horn 510 and the variable phase plate 530 to send and receive to generate the connected signal.

In dem getrennten Beleuchtungsmodus ist der Schalter 560 mit dem Horn 520 und der Feste-Phase-Platte 540 verbunden, um Mikrowellenstrahlung durch das Horn 520 und die Feste-Phase-Platte 540 zu übertragen, um eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, und die Veränderliche-Phase-Platte 530 ist programmiert, um die anderen komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, um Mikrowellenstrahlung durch die Veränderliche-Phase-Platte 530 und das Horn 510 zu empfangen, um das getrennte Signal zu erzeugen. Es sollte klar sein, dass der Sender 130 und der Empfänger 135 ausgetauscht werden können, falls der Zirkulator 550 links-rechts-gespiegelt ist. Obwohl es so erscheint, als würde das Verwenden eines einzelnen Schalters 560 im Gegensatz zu den in 3 und 69 gezeigten mehreren Schaltern eine schlechte Isolationsleistung des Schalters 560 erzeugen, liefert der Zirkulator 550 Isolation zum Ausgleichen der schlechten Isolationsleistung des Schalters 560 und daher kann jeder Typ von Mikrowellenschalter verwendet werden. Umgekehrt ist die Einfügungsverlustleistung des Schalters 560 im Vergleich zu 3 und 69 entspannt.In the separate illumination mode, the switch is 560 with the horn 520 and the solid-phase plate 540 connected to microwave radiation through the horn 520 and the solid-phase plate 540 to translate one of the complementary subarray structures, and the variable phase plate 530 is programmed to illuminate the other complementary subarray structures to microwave radiation through the variable phase plate 530 and the horn 510 to receive the separate signal. It should be clear that the transmitter 130 and the receiver 135 can be replaced if the circulator 550 left-right-mirrored. Although it seems like using a single switch 560 unlike in 3 and 6 - 9 shown several switches a poor insulation performance of the switch 560 generate, supplies the circulator 550 Isolation to compensate for the poor isolation performance of the switch 560 and therefore, any type of microwave switch can be used. Conversely, the insertion loss of the switch 560 compared to 3 and 6 - 9 relaxed.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Veränderliche-Phase-Platte 530 ersetzt durch eine Feste-Phase-Platte, die die gesamte schwach besetzte Geometrie der komplementären Unterarraystrukturen beleuchtet. Wenn der Schalter 560 mit dem Zirkulator 550 verbindet, arbeitet der verbundene Beleuchtungsmodus auf gleiche Weise, wie es oben beschrieben ist. Wenn der Schalter 560 mit dem Horn 520 verbindet, ist jedoch der getrennte Beleuchtungsmodus mit einem Effizienzstraffaktor von Zwei implementiert.In another embodiment, the variable phase plate is 530 replaced by a solid-phase plate that illuminates the entire sparse geometry of the complementary subarray structures. When the switch 560 with the circulator 550 connects, the connected illumination mode operates in the same way as described above. When the switch 560 with the horn 520 However, the separate lighting mode is implemented with an efficiency penalty factor of two.

6 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung. In 6 umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140 zwei Mikrowellenhörner 610 und 620, Phasenplatten 630 und 640, einen 50/50-Leistungsteiler/-kombinierer 650, einen Zirkulator 660, einen optionalen Phasenschieber 670 und Schalter 680, 685, 690 und 695 zum Durchführen von HF-Schalten zwischen den beiden Beleuchtungsmodi. Der Schalter 680 ist mit dem Empfänger 135 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Zirkulator 660 und einer äußeren Übertragungsleitung zu dem Horn 610. Der Schalter 685 ist mit dem Sender 130 verbunden und schaltet selektiv zwischen einer äußeren Übertragungsleitung zu dem Horn 620 und dem Zirkulator 660. Der Schalter 690 ist mit dem Horn 610 verbunden und schaltet selektiv zwischen der äußeren Übertragungsleitung zu dem Empfänger 135 und dem Leistungsteiler 650. Der Schalter 695 ist mit dem Horn 620 verbunden und schaltet selektiv zwischen der äußeren Übertragungsleitung zu dem Sender 130 und dem Leistungsteiler 650 (über den optionalen Phasenschieber 670). 6 FIG. 12 is a schematic diagram of another example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention. In 6 includes the lighting network 140 two microwave horns 610 and 620 , Phase plates 630 and 640 , a 50/50 power divider / combiner 650 , a circulator 660 , an optional phase shifter 670 and switches 680 . 685 . 690 and 695 for performing RF switching between the two illumination modes. The desk 680 is with the receiver 135 connected and selectively switches between the circulator 660 and an outer transmission line to the horn 610 , The desk 685 is with the transmitter 130 connected and switched selectively between an external transmission line to the horn 620 and the circulator 660 , The desk 690 is with the horn 610 and selectively switches between the outer transmission line to the receiver 135 and the power divider 650 , The desk 695 is with the horn 620 and selectively switches between the outer transmission line to the transmitter 130 and the power divider 650 (via the optional phase shifter 670 ).

Eine Phasenplatte 630 ist entworfen, um das eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, während die andere Phasenplatte 640 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur zu beleuchten. In dem verbundenen Beleuchtungsmodus sind die Schalter 680 und 685 mit dem Zirkulator 660 verbunden, und die Schalter 690 und 695 sind mit dem Leistungsteiler 650 verbunden, so dass die Mikrowellenstrahlung sowohl gesendet 50/50 und empfangen 50/50 wird, zwischen den beiden Hörnern 610 und 620 und entsprechenden Phasenplatten 630 und 640, um das verbundene Signal zu erzeugen. Falls die Unterarraystruktur-Teilbeleuchtungen von den Hörnern 610 und 620 exakt komplementär sind, gibt es keine Störung auf dem Array und der Phasenschieber 670 ist unnötig. Falls es jedoch eine restliche Überlappung der Teilbeleuchtungen gibt, kann der Phasenschieber 670 eingestellt werden, um die Beleuchtung in den Überlappungsregionen zu optimieren.A phase plate 630 is designed to illuminate one of the complementary subarray structures, while the other phase plate 640 is designed to illuminate the other complementary subarray structure. In the connected lighting mode, the switches are 680 and 685 with the circulator 660 connected, and the switches 690 and 695 are with the power divider 650 connected so that the microwave radiation is both sent 50/50 and receive 50/50, between the two horns 610 and 620 and corresponding phase plates 630 and 640 to generate the connected signal. If the subarray structure partial lighting from the horns 610 and 620 are exactly complementary, there is no disturbance on the array and the phase shifter 670 is unnecessary. However, if there is a residual overlap of the sublights, the phase shifter can 670 adjusted to optimize the lighting in the overlap regions.

In dem getrennten Beleuchtungsmodus sind die Schalter 680, 685, 690 und 695 mit den äußeren Übertragungsleitungen verbunden, um das Horn 610 mit dem Empfänger 135 zu verbinden und das Horn 620 mit dem Sender 130 zu verbinden, um die Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 620 und die Phasenplatte 640 zu übertragen und die Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 610 und die Phasenplatte 630 zu empfangen, um das getrennte Signal zu erzeugen. Es sollte klar sein, dass der Sender 130 und der Empfänger 135 ausgetauscht werden können, falls der Zirkulator 660 links-rechts-gespiegelt ist.In the separate illumination mode, the switches are 680 . 685 . 690 and 695 connected to the outer transmission lines to the horn 610 with the receiver 135 to connect and the horn 620 with the transmitter 130 to connect to the microwave radiation completely through the horn 620 and the phase plate 640 to transmit and the microwave radiation completely through the horn 610 and the phase plate 630 to receive the separate signal. It should be clear that the transmitter 130 and the receiver 135 can be replaced if the circulator 660 left-right-mirrored.

7 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung. In 7 umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140 zwei Mikrowellenhörner 710 und 720, Phasenplatten 730 und 740, einen 90°-Hybridkoppler 750 und Schalter 760, 765, 770 und 775 zum Durchführen von HF-Schalten zwischen den beiden Beleuchtungsmodi. Der Schalter 760 ist mit dem Empfänger 135 verbunden und schaltet selektiv zwischen einer äußeren Übertragungsleitung zu dem Horn 710 und dem unteren linken Arm 752 des 90°-Hybridkapplers 750. Der Schalter 765 ist mit dem Sender 130 verbunden und schaltet selektiv zwischen einer äußeren Übertragungsleitung zu dem Horn 720 und dem unteren rechten Arm 754 des 90°-Hybridkopplers 750. Der Schalter 770 ist mit dem Horn 710 verbunden und schaltet selektiv zwischen der äußeren Übertragungsleitung zu dem Empfänger 135 und dem oberen linken Arm 756 des 90°-Hybridkopplers 750. Der Schalter 775 ist mit dem Horn 720 verbunden und schaltet selektiv zwischen der äußeren Übertragungsleitung zu dem Sender 130 und dem oberen rechten Arm 758 des 90°-Hybridkopplers 750. 7 FIG. 12 is a schematic diagram of another example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention. In 7 includes the lighting network 140 two microwave horns 710 and 720 , Phase plates 730 and 740 , a 90 ° hybrid coupler 750 and switches 760 . 765 . 770 and 775 for performing RF switching between the two illumination modes. The desk 760 is with the receiver 135 and selectively switches between an external transmission line to the horn 710 and the lower left arm 752 of the 90 ° hybrid connector 750 , The desk 765 is with the transmitter 130 and selectively switches between an external transmission line to the horn 720 and the lower right arm 754 of the 90 ° hybrid coupler 750 , The desk 770 is with the horn 710 and selectively switches between the outer transmission line to the receiver 135 and the upper left arm 756 of the 90 ° hybrid coupler 750 , The desk 775 is with the horn 720 and selectively switches between the outer transmission line to the transmitter 130 and the upper right arm 758 of the 90 ° hybrid coupler 750 ,

Eine Phasenplatte 730 ist entworfen, um die eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, während die andere Phasenplatte 740 entwarfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur zu beleuchten. In dem getrennten Beleuchtungsmodus sind die Schalter 760, 765, 770 und 775 mit den äußeren Übertragungsleitungen verbunden, um das Horn 710 mit dem Empfänger 135 zu verbinden, und um das Horn 720 mit dem Sender 130 zu verbinden, um die Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 720 und die Phasenplatte 740 zu übertragen, und die Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 710 und die Phasenplatte 730 zu übertragen, um das getrennte Signal zu erzeugen.A phase plate 730 is designed to illuminate one of the complementary subarray structures, while the other phase plate 740 designed to shed light on the other complementary subarray structure. In the separate illumination mode, the switches are 760 . 765 . 770 and 775 connected to the outer transmission lines to the horn 710 with the receiver 135 to connect, and to the horn 720 with the transmitter 130 to connect to the microwave radiation completely through the horn 720 and the phase plate 740 to transmit, and the microwave radiation completely through the horn 710 and the phase plate 730 to transmit the separate signal.

In dem verbundenen Beleuchtungsmodus sind die Schalter 760 und 765 mit den jeweiligen unteren Armen 752 und 745 des 90°-Hybridkopplers 750 verbunden, und die Schalter 770 und 775 sind mit den jeweiligen oberen Armen 756 und 758 des 90°-Hybridkopplers 750 verbunden. Mikrowellenstrahlung von dem Sender 130 tritt in den unteren rechten Arm 754 des 90°-Hybridkopplers 750 ein und wird 50/50 aus den beiden oberen Armen 756 und 758 zu den Hörnern 710 und 720 übertragen. Die Mikrowellenstrahlung, die von dem oberen linken Arm 756 ausgegeben wird, wird 90 Grad bezüglich der Mikrowellenstrahlung gedreht, die von dem oberen rechten Arm 758 ausgegeben wird.In the connected lighting mode, the switches are 760 and 765 with the respective lower arms 752 and 745 of the 90 ° hybrid coupler 750 connected, and the switches 770 and 775 are with the respective upper arms 756 and 758 of the 90 ° hybrid coupler 750 connected. Microwave radiation from the transmitter 130 enters the lower right arm 754 of the 90 ° hybrid coupler 750 one and will be 50/50 from the two upper arms 756 and 758 to the horns 710 and 720 transfer. The microwave radiation coming from the upper left arm 756 is output, 90 degrees with respect to the microwave radiation is rotated, that of the upper right arm 758 is issued.

Die empfangene Mikrowellenstrahlung, die von dem Objekt reflektiert wird und durch das Antennenarray zu dem Beleuchtungssystem 100 gerichtet wird, umfasst vier unterschiedliche Kanäle: L-O-L, R-O-R, L-O-R und R-O-L, wobei L das linke Horn 710 ist, R das rechte Horn 720 und O das Objekt, das abgebildet wird. Die L-O-L- und R-O-R-Kanäle sind „reine” Kanäle, und die L-O-R- und R-O-L-Kanäle sind „gemischte” Kanäle. Alle vier Kanäle werden an dem Beleuchtungsnetzwerk 140 in Phase miteinander empfangen, vorausgesetzt, ein optionaler Phasenschieber (nicht gezeigt) ist korrekt eingestellt. Der 90°-Hybridkoppler 750 liefert jedoch nur die „reinen” Kanäle zu dem Empfänger 135, aufgrund der 90°-Phasenverschiebung zwischen den Armen. Die „gemischten” Kanäle werden zurück zu dem Sender 130 geleitet und nicht empfangen. Da die „gemischten” Kanäle im Wesentlichen äquivalent sind zu dem getrennten Modussignal, kann das verbundene Signal („rein” + „gemischt”) jedoch von einer einfachen linearen Kombination des „reinen” Kanalsignals und des getrennten Signals berechnet werden, die während des getrennten Beleuchtungsmodus erhalten werden.The received microwave radiation reflected from the object and through the antenna array to the illumination system 100 is directed, includes four different channels: LOL, ROR, LOR and ROL, where L is the left horn 710 R is the right horn 720 and O is the object being imaged. The LOL and ROR channels are "pure" channels, and the LOR and ROL channels are "mixed" channels. All four channels are connected to the lighting network 140 in phase with each other provided an optional phase shifter (not shown) is set correctly. The 90 ° hybrid coupler 750 however, only delivers the "pure" channels to the receiver 135 due to the 90 ° phase shift between the arms. The "mixed" channels are returned to the transmitter 130 conducted and not received. Because the "mixed" channels are essentially equivalent to the separate mode signal, however, the connected signal ("pure" + "mixed") can be calculated from a simple linear combination of the "pure" channel signal and the separate signal obtained during the separate illumination mode.

8 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung. Bei 8 umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140 zwei Mikrowellenhörner 810 und 820, Phasenplatten 830 und 840, einen 50/50-Leistungsteiler/-kombinierer 850, Zirkulatoren 860, 865 und 870, und Schalter 880 und 980 zum Durchführen von HF-Schalten zwischen den beiden Beleuchtungsmodi. Der Schalter 880 ist mit dem Empfänger 135 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Zirkulator 860 und dem Zirkulator 865. Der Schalter 890 ist mit dem Sender 130 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Zirkulator 870 und dem Zirkulator 865. Der Zirkulator 860 ist mit dem Horn 810 verbunden und der Zirkulator 870 ist mit dem Horn 820 verbunden. Der Leistungsteiler 850 ist mit den Zirkulatoren 860, 865 und 870 verbunden. 8th FIG. 12 is a schematic diagram of another example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention. at 8th includes the lighting network 140 two microwave horns 810 and 820 , Phase plates 830 and 840 , a 50/50 power divider / combiner 850 , Circulators 860 . 865 and 870 , and switches 880 and 980 for performing RF switching between the two illumination modes. The desk 880 is with the receiver 135 connected and selectively switches between the circulator 860 and the circulator 865 , The desk 890 is with the transmitter 130 connected and selectively switches between the circulator 870 and the circulator 865 , The circulator 860 is with the horn 810 connected and the circulator 870 is with the horn 820 connected. The power divider 850 is with the circulators 860 . 865 and 870 connected.

Eine Phasenplatte 830 ist entworfen, um die eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, während die andere Phasenplatte 840 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur zu beleuchten. In dem verbundenen Beleuchtungsmodi sind die Schalter 880 und 890 mit dem Zirkulator 865 verbunden, so dass Mikrowellenstrahlung 50/50 zwischen den beiden Hörnern 810 und 820 über den Zirkulator 865 und den Leistungsteiler 850 übertragen wird, direkt durch den Zirkulator 860, und durch Abprallen des reflektierenden offenen Schaltanschlusses an den Zirkulator 870. Mikrowellenstrahlung wird ebenfalls 50/50 zwischen beiden Hörnern 810 und 820 empfangen, direkt durch den Zirkulator 870 und durch Abprallen des reflektierenden offenen Schalteranschlusses an dem Zirkulator 860, um das verbundene Signal zu erzeugen.A phase plate 830 is designed to illuminate one of the complementary subarray structures, while the other phase plate 840 is designed to illuminate the other complementary subarray structure. In the connected lighting modes are the switches 880 and 890 with the circulator 865 connected so that microwave radiation 50/50 between the two horns 810 and 820 over the circulator 865 and the power divider 850 transmitted directly through the circulator 860 , and by rebounding the reflective open switch terminal to the circulator 870 , Microwave radiation will also be 50/50 between both horns 810 and 820 received, directly through the circulator 870 and by bouncing off the reflective open switch port on the circulator 860 to generate the connected signal.

In dem getrennten Beleuchtungsmodus sind die Schalter 880 und 890 mit den Zirkulatoren 860 bzw. 870 verbunden, um das Horn 810 mit dem Empfänger 135 zu verbinden und das Horn 820 mit dem Sender 130 zu verbinden, und die Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 820 und die Phasenplatte 840 zu übertragen, und um Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 810 und die Phasenplatte 830 zu empfangen, um das getrennte Signal zu erzeugen. Ein optionaler Phasenschieber kann auch enthalten sein, um die Beleuchtung in den Überlappungsregionen zu optimieren.In the separate illumination mode, the switches are 880 and 890 with the circulators 860 respectively. 870 connected to the horn 810 with the receiver 135 to connect and the horn 820 with the transmitter 130 to connect, and the microwave radiation completely through the horn 820 and the phase plate 840 to transmit, and to microwave radiation completely through the horn 810 and the phase plate 830 to receive the separate signal. An optional phase shifter may also be included to optimize the illumination in the overlap regions.

9 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem der vorliegenden Erfindung. Bei 9 umfasst das Beleuchtungsnetzwerk 140 zwei Mikrowellenhörner 910 und 920, Phasenplatten 930 und 940, einen 90°-Hybridkoppler 950, Zirkulatoren 960 und 970 und Schalter 980 und 990 zum Durchführen von HF-Schalten zwischen den beiden Beleuchtungsmodi. Der Schalter 980 ist mit dem Empfänger 135 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Zirkulator 960 und dem unteren linken Arm 952 des 90°-Hybridkopplers 950. Der Schalter 990 ist mit dem Sender 130 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Zirkulator 970 und dem unteren rechten Arm 954 des 90°-Hybridkopplers 950. Der Zirkulator 960 ist mit dem Horn 910 und dem oberen linken Arm 956 des 90°-Hybridkopplers 950 verbunden. Der Zirkulator 970 ist mit dem Horn 920 und dem oberen rechten Arm 958 des 90°-Hybridkopplers 950 verbunden. 9 FIG. 12 is a schematic diagram of another exemplary lighting system capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system of the present invention. FIG. at 9 includes the lighting network 140 two microwave horns 910 and 920 , Phase plates 930 and 940 , a 90 ° hybrid coupler 950 , Circulators 960 and 970 and switches 980 and 990 for performing RF switching between the two illumination modes. The desk 980 is with the receiver 135 connected and selectively switches between the circulator 960 and the lower left arm 952 of the 90 ° hybrid coupler 950 , The desk 990 is with the transmitter 130 connected and selectively switches between the circulator 970 and the lower right arm 954 of the 90 ° hybrid coupler 950 , The circulator 960 is with the horn 910 and the upper left arm 956 of the 90 ° hybrid coupler 950 connected. The circulator 970 is with the horn 920 and the upper right arm 958 of the 90 ° hybrid coupler 950 connected.

Eine Phasenplatte 930 ist entworfen, um die eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, während die andere Phasenplatte 940 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur zu beleuchten. In dem getrennten Beleuchtungsmodus sind die Schalter 980 und 990 mit den Zirkulatoren 960 bzw. 970 verbunden, um das Horn 910 mit dem Empfänger 135 zu verbinden und das Horn 920 mit dem Sender 130 zu verbinden, um die Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 920 und die Phasenplatte 940 zu übertragen und die Mikrowellenstrahlung vollständig durch das Horn 910 und die Phasenplatte 930 zu empfangen, um das getrennte Signal zu erzeugen. In dem verbundenen Beleuchtungsmodus sind die Schalter 980 und 990 mit den jeweiligen unteren Armen 952 und 945 des 90°-Hybridkopplers 950 verbunden, um die Mikrowellenstrahlung 50/50 zwischen beiden Hörnern 910 und 920 zu übertragen, wie es oben in Verbindung mit 7 beschrieben ist, um das verbundene Signal zu erzeugen.A phase plate 930 is designed to illuminate one of the complementary subarray structures, while the other phase plate 940 is designed to illuminate the other complementary subarray structure. In the separate illumination mode, the switches are 980 and 990 with the circulators 960 respectively. 970 connected to the horn 910 with the receiver 135 to connect and the horn 920 with the transmitter 130 to connect to the microwave radiation completely through the horn 920 and the phase plate 940 to transmit and the microwave radiation completely through the horn 910 and the phase plate 930 to receive the separate signal. In the connected lighting mode, the switches are 980 and 990 with the respective lower arms 952 and 945 of the 90 ° hybrid coupler 950 connected to the microwave radiation 50/50 between both horns 910 and 920 to transfer it as related to above 7 is described to generate the connected signal.

10 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren vereinfachten beispielhaften Mikrowellenbilderfassungssystems 10 zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts 150 mit unterdrückten Seitenkeulen, das ein schwach besetztes Antennenarray 50 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet. Das in 10 gezeigte Mikrowellenbilderfassungssystem 10 ist ähnlich zu dem in 1 gezeigten Mikrowellenbilderfassungssystem 1, außer dass das Beleuchtungssystem 100 zwei Sende-/Empfangsgeräte 1010 und 1020 umfasst, die jeweils einen Sender und Empfänger umfassen, und das Beleuchtungsnetzwerk 140 verbundene Beleuchtungsoptik 1030 und getrennte Beleuchtungsoptik 1040 umfasst. 10 FIG. 10 is a schematic diagram of another simplified exemplary microwave imaging system. FIG 10 for acquiring a microwave image of an object 150 with suppressed side lobes, a weak antenna array 50 used according to embodiments of the present invention. This in 10 shown microwave imaging system 10 is similar to the one in 1 shown microwave imaging system 1 except that the lighting system 100 two transceivers 1010 and 1020 , each comprising a transmitter and receiver, and the lighting network 140 connected illumination optics 1030 and separate illumination optics 1040 includes.

Ein Sende-/Empfangsgerät (z. B. Sende-/Empfangsgerät 1010) beleuchtet das schwach besetzte Array 50 durch die verbundene Beleuchtungsoptik 1030 (z. B. Hörner und Phasenplatten), während das andere Sende-/Empfangsgerät 1020 das schwach besetzte Array 50 durch die getrennte Beleuchtungsoptik 1040 beleuchtet. Somit sind in dem verbundenen Modus die Unterarrays 60 in beiden komplementären Unterarraystrukturen 90a und 90b beleuchtet, sowohl durch die Sendezuführung als auch die Empfangszuführung des Sende-/Empfangsgeräts 1030. In dem getrennten Modus sind die Unterarrays 60 in einer ersten komplementären Unterarraystruktur 90a durch die Sendezuführung des Sende-/Empfangsgeräts 1020 beleuchtet, und die Unterarrays 60 in einer zweiten komplementären Unterarraystruktur 90b sind durch die Empfangszuführung des Sende-/Empfangsgeräts 1020 beleuchtet. Der Prozessor 110 wirkt als eine Steuerung und schaltet zwischen den Sende-/Empfangsgeräten 1010 und 1020. A transceiver (eg transceiver 1010 ) illuminates the sparse array 50 through the connected illumination optics 1030 (eg horns and phase plates) while the other transceiver 1020 the sparse array 50 through the separate illumination optics 1040 illuminated. Thus, in the connected mode, the subarrays are 60 in both complementary subarray structures 90a and 90b illuminated, both by the transmitting feeder and the receiving feeder of the transceiver 1030 , In the disconnected mode, the subarrays are 60 in a first complementary subarray structure 90a through the transmission feed of the transceiver 1020 illuminated, and the subarrays 60 in a second complementary subarray structure 90b are through the receiving feeder of the transceiver 1020 illuminated. The processor 110 acts as a controller and switches between the transceivers 1010 and 1020 ,

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können die verbundene Beleuchtungsoptik 1030 und die getrennte Beleuchtungsoptik 1040 kombiniert werden, wie in 6 oder 7, um es beiden Empfängern in den Sende-/Empfangsgeräten 1010 und 1020 zu ermöglichen, zu allen Zeiten zu empfangen. Der Prozessor 110 schaltet zwischen den Sende- (verbunden gegenüber getrennt) Modi, entweder mit einem Sender (z. B. einem einzelnen Sender, wie er in 6 oder 7 gezeigt ist), oder zwischen den beiden Sendern der Sende-/Empfangsgeräte 1010 und 1020, die in 10 gezeigt sind. Über die beiden Modi empfangen die beiden Empfänger vier unterschiedliche komplexe Werte (2 Empfänger × 2 Modi), die in dem Prozessor 110 linear kombiniert werden können, um das endgültige Signal zu bilden.In another embodiment, the connected illumination optics 1030 and the separate illumination optics 1040 combined, as in 6 or 7 to send it to both receivers in the transceiver 1010 and 1020 to allow to receive at all times. The processor 110 switches between the transmit (connected versus disconnected) modes, either with a transmitter (such as a single transmitter, as in 6 or 7 shown), or between the two transmitters of the transceivers 1010 and 1020 , in the 10 are shown. Through the two modes, the two receivers receive four different complex values (2 receivers × 2 modes) stored in the processor 110 can be combined linearly to form the final signal.

11 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem 10 von 10. Bei 11 umfasst das Beleuchtungssystem 100 zwei Empfänger 135a und 135b, einen Sender 130, Mikrowellenhörner 1110 und 1120, Phasenplatten 1130 und 1140, Zirkulatoren 1150 und 1160, einen 50/50-Leistungsteiler/-kombinierer 1170, einen optionalen Phasenschieber 1180 und Schalter 1190 und 1195 zum Durchführen von HF-Schalten zwischen den beiden Beleuchtungsmodi. Der Zirkulator 1150 ist mit dem Horn 1110, dem Empfänger 135a und dem Leistungsteiler 1170 verbunden. Der Zirkulator 1160 ist mit dem Horn 1120 und dem Empfänger 135b verbunden. Der Schalter 1190 ist mit dem Sender 130 verbunden und schaltet selektiv zwischen dem Leistungsteiler 1170 und einer äußeren Übertragungsleitung zu dem Horn 1120. Der Schalter 1195 ist mit dem Zirkulator 1160 verbunden und schaltet selektiv zwischen der äußeren Übertragungsleitung zwischen dem Horn 1120 und dem Sender 130 und dem Leistungsteiler 1170. 11 FIG. 10 is a schematic diagram of an example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system 10 from 10 , at 11 includes the lighting system 100 two receivers 135a and 135b , a transmitter 130 , Microwave horns 1110 and 1120 , Phase plates 1130 and 1140 , Circulators 1150 and 1160 , a 50/50 power divider / combiner 1170 , an optional phase shifter 1180 and switches 1190 and 1195 for performing RF switching between the two illumination modes. The circulator 1150 is with the horn 1110 , the recipient 135a and the power divider 1170 connected. The circulator 1160 is with the horn 1120 and the receiver 135b connected. The desk 1190 is with the transmitter 130 connected and selectively switches between the power divider 1170 and an outer transmission line to the horn 1120 , The desk 1195 is with the circulator 1160 connected and selectively switches between the outer transmission line between the horn 1120 and the transmitter 130 and the power divider 1170 ,

Eine Phasenplatte 1130 ist entworfen, um die eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, während die andere Phasenplatte 1140 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur zu beleuchten. In dem getrennten Beleuchtungsmodus verbinden die Schalter 1190 und 1195 mit der Übertragungsleitung, die den Sender 130 und das Harn 1120 verbindet, und nur das Signal von dem Empfänger 135a wird ausgewählt, um das getrennte Signal zu erzeugen. Das Signal von dem Empfänger 135b wird ignoriert. In dem verbundenen Beleuchtungsmodus sind die Schalter 1190 und 1195 mit dem Leistungsteiler 1170 verbunden, so dass die Mikrowellenstrahlung sowohl zwischen den beiden Hörnern 1110 und 1120 und den entsprechenden Phasenplatten 1130 und 1140 gesendet 50/50 und empfangen 50/50 wird, und an beiden Empfängern 135a und 135b empfangen wird, um zwei verbundene Signale zu erzeugen (verbunden R1 und verbunden R2). Der Prozessor bestimmt den Wert eines Pixels oder Voxels, das dem Ziel entspricht, durch Bilden einer entsprechenden komplexen linearen Kombination der drei Signale (getrennt, verbunden R1 und verbunden R2). Wenn die Schalter 1190 und 1195 nur in dem Sendeweg (und nicht in dem Empfangsweg) sind, kann jeder Schalteinfügungsverlust durch Erhöhen der Sendeleistung überwunden werden, ohne Rundsendeeistung-Regelbegrenzungen zu verletzen.A phase plate 1130 is designed to illuminate one of the complementary subarray structures, while the other phase plate 1140 is designed to illuminate the other complementary subarray structure. In the separate lighting mode, the switches connect 1190 and 1195 with the transmission line, which is the transmitter 130 and the urine 1120 connects, and only the signal from the receiver 135a is selected to generate the separated signal. The signal from the receiver 135b is ignored. In the connected lighting mode, the switches are 1190 and 1195 with the power divider 1170 connected so that the microwave radiation both between the two horns 1110 and 1120 and the corresponding phase plates 1130 and 1140 sent 50/50 and receive 50/50 will, and at both receivers 135a and 135b is received to generate two connected signals (connected R1 and connected R2). The processor determines the value of a pixel or voxel corresponding to the target by forming a corresponding complex linear combination of the three signals (separated, connected R1 and connected R2). When the switches 1190 and 1195 only in the transmit path (and not in the receive path), any switch insertion loss can be overcome by increasing the transmit power without violating broadcast power rule bounds.

12 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem 10 von 10. In 12 umfasst das Beleuchtungssystem 100 zwei Sende-/Empfangsgeräte 1010 und 1020, die jeweils einen jeweiligen Empfänger 135a und 135b und einen jeweiligen Sender 130a und 130b, eine Phasenverriegelung 1270 zu den Phasenverriegelungssendern 130a und 130b, verbundene Optik 1030 und getrennte Optik 1040 umfassen. Die verbundene Optik 1030 umfasst ein Mikrowellenhorn 1210, eine Phasenplatte 1230 und Zirkulator 1250. Die getrennte Optik 1040 umfasst ein Mikrowellenhorn 1220, eine Phasenplatte 1240 und einen Zirkulator 1260. Der Zirkulator 1250 ist mit dem Horn 1210, dem Empfänger 135a (R1) und dem Sender 130a (T1) verbunden. Der Zirkulator 1260 ist mit dem Horn 1220, dem Empfänger 135b (R2) und dem Sender 130b (T2) verbunden. 12 FIG. 12 is a schematic diagram of another example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes for use with the microwave imaging system 10 from 10 , In 12 includes the lighting system 100 two transceivers 1010 and 1020 , each one a respective recipient 135a and 135b and a respective transmitter 130a and 130b , a phase lock 1270 to the phase lock transmitters 130a and 130b , connected optics 1030 and separate optics 1040 include. The connected optics 1030 includes a microwave horn 1210 , a phase plate 1230 and circulator 1250 , The separate optics 1040 includes a microwave horn 1220 , a phase plate 1240 and a circulator 1260 , The circulator 1250 is with the horn 1210 , the recipient 135a (R1) and the transmitter 130a (T1) connected. The circulator 1260 is with the horn 1220 , the recipient 135b (R2) and the transmitter 130b (T2) connected.

Eine Phasenplatte 1230 ist entworfen, um die eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, während die andere Phasenplatte 1240 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur zu beleuchten. Bei einem Ausführungsbeispiel eines getrennten Beleuchtungsmodus sind T2 130b und R1 135a ausgewählt, um das getrennte Signal zu erzeugen, T1 130a ist aus und das Signal von R2 135b wird ignoriert. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des getrennten Beleuchtungsmodus sind T1 130a und R2 135b ausgewählt, um das getrennte Signal zu erzeugen, T2 130b ist aus und das Signal von R1 135a wird ignoriert. In dem verbundenen Beleuchtungsmodus werden beide Sender 130a und 130b und beide Empfänger 135a und 135b verwendet, um zwei verbundene Signale (verbunden R1 und verbunden R2) zu erzeugen. Der Prozessor bestimmt erneut den Wert eines Pixels oder Voxels, das dem Ziel entspricht, durch Bilden einer geeigneten komplexen linearen Kombination der drei Signale (getrennt, verbunden R1 und verbunden R2).A phase plate 1230 is designed to illuminate one of the complementary subarray structures, while the other phase plate 1240 is designed to illuminate the other complementary subarray structure. At a Embodiments of a separate illumination mode are T2 130b and R1 135a selected to generate the separated signal, T1 130a is off and the signal from R2 135b is ignored. In another embodiment of the separate illumination mode, T1 130a and R2 135b selected to generate the separated signal, T2 130b is off and the signal from R1 135a is ignored. In the connected lighting mode, both transmitters 130a and 130b and both recipients 135a and 135b used to generate two connected signals (connected R1 and connected R2). The processor again determines the value of a pixel or voxel corresponding to the target by forming an appropriate complex linear combination of the three signals (separated, connected R1 and connected R2).

13 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren beispielhaften Beleuchtungssystems 100, das in der Lage ist, in mehreren Beleuchtungsmodi zu arbeiten, ohne Schalter, für die Verwendung bei dem Mikrowellenbilderfassungssystem 10 von 10. Bei 13 umfasst das Beleuchtungssystem 100 einen Summierempfänger (als Empfänger 135 und Summierknoten 1380 gezeigt), einen Sender 130, Mikrowellenhörner 1310 und 1320, Phasenplatten 1330 und 1340, einen 90°-Hybridkoppler 1350, Zirkulator 1360 und variablen (Gewinn- und Phase-)Verstärker 1370. Der Zirkulator 1360 ist mit dem Sender 130, dem variablen Verstärker 1370 und dem unteren rechten Arm 1354 des 90°-Hybridkopplers 1350 verbunden. Der Summierempfänger 135 und 1380 ist mit dem Verstärker mit variabler Verstärkung 1370 und dem unteren linken Arm 1392 des 90°-Hybridkopplers 1350 verbunden. Das Horn 1310 ist mit dem oberen linken Arm 1356 des 90°-Hybridkopplers 1350 verbunden, und das Horn 1320 ist mit dem oberen rechten Arm 1358 des 90°-Hybridkopplers 1350 verbunden. 13 FIG. 12 is a schematic diagram of another example lighting system. FIG 100 capable of operating in multiple illumination modes, without switches, for use with the microwave imaging system 10 from 10 , at 13 includes the lighting system 100 a summing receiver (as receiver 135 and summing nodes 1380 shown), a transmitter 130 , Microwave horns 1310 and 1320 , Phase plates 1330 and 1340 , a 90 ° hybrid coupler 1350 , Circulator 1360 and variable (gain and phase) amplifiers 1370 , The circulator 1360 is with the transmitter 130 , the variable amplifier 1370 and the lower right arm 1354 of the 90 ° hybrid coupler 1350 connected. The summing receiver 135 and 1380 is with the variable gain amplifier 1370 and the lower left arm 1392 of the 90 ° hybrid coupler 1350 connected. The Horn 1310 is with the upper left arm 1356 of the 90 ° hybrid coupler 1350 connected, and the horn 1320 is with the upper right arm 1358 of the 90 ° hybrid coupler 1350 connected.

Eine Phasenplatte 1330 ist entworfen, um eine der komplementären Unterarraystrukturen zu beleuchten, während die andere Phasenplatte 1340 entworfen ist, um die andere komplementäre Unterarraystruktur zu beleuchten. In 13 werden der verbundene und der getrennte Beleuchtungsmodus im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt, unter Verwendung eines Summierknotens 1380. Der variable Verstärker 1370 liefert eine geeignete lineare Kombination der „reinen” und „gemischten” Signale, die äquivalent ist zu einer linearen Kombination des verbundenen und getrennten Modus des Summierempfängers 135 und 1380. Um beispielsweise eine 50/50-Verbunden-+Getrenntverteilung zu erzeugen, wie es in 14 gezeigt ist, sollte die Spannungsverstärkung auf Drei gesetzt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Summierempfänger 135 und 1380 mit analoger Verstärkung und Kombination implementiert (wie es in 13 gezeigt ist). Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Summierempfänger 135 und 1380 unter Verwendung von zwei Empfängern gefolgt von digitaler Multiplikation und Addition implementiert. Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein einzelner Empfänger verwendet werden und ein einzelner Schalter kann entweder den unteren linken Arm 1352 des 90°-Hybridkopplers 1350 oder das untere linke Tor des Zirkulators 1360 auswählen, gefolgt von digitaler Multiplikation und Addition.A phase plate 1330 is designed to illuminate one of the complementary subarray structures, while the other phase plate 1340 is designed to illuminate the other complementary subarray structure. In 13 For example, the connected and the separate illumination modes are performed substantially simultaneously, using a summing node 1380 , The variable amplifier 1370 provides a suitable linear combination of the "pure" and "mixed" signals which is equivalent to a linear combination of the combined and separate modes of the summing receiver 135 and 1380 , For example, to create a 50/50 Connected + Split distribution as shown in 14 is shown, the voltage gain should be set to three. In one embodiment, the summing receiver is 135 and 1380 implemented with analogue amplification and combination (as in 13 is shown). In a further embodiment, the summing receiver is 135 and 1380 implemented using two receivers followed by digital multiplication and addition. In yet another embodiment, a single receiver may be used and a single switch may either be the lower left arm 1352 of the 90 ° hybrid coupler 1350 or the lower left gate of the circulator 1360 select, followed by digital multiplication and addition.

15 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 1500 zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Ziels auf einem Objekt darstellt, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Anfangs wird bei Block 1510 ein Antennenarray bereitgestellt, das eine Mehrzahl von Antennenelementen umfasst, die in komplementären Unterarraystrukturen in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet sind. Bei Block 1510 werden beide komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays beleuchtet, um einen ersten Sendestrahl von Mikrowellenbeleuchtung zu dem Ziel zu richten. Danach wird bei Block 1530 ein erster Reflektionstrahl der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung, die durch das Ziel reflektiert wird, von beiden komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays empfangen, um ein erstes Empfangssignal in einem ersten Modus zu erzeugen. Bei Block 1540 wird eine erste der komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays beleuchtet, um einen zweiten Sendestrahl der Mikrowellenbeleuchtung zu dem Ziel zu richten. Danach wird bei Block 1550 ein zweiter Reflektionstrahl der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung von einer zweiten der komplementären Unterarraystrukturen des Antennenarrays empfangen, um ein zweites Empfangssignal in einem zweiten Modus zu erzeugen. Schließlich wird bei Block 1560 der Wert eines Pixels oder Voxels, das dem Ziel zugeordnet ist, das eine Intensität der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung darstellt, die von dem Ziel reflektiert wird, bestimmt als eine lineare Kombination des ersten Empfangssignals und des zweiten Empfangssignals. Dieser Prozess kann für jedes Pixel oder Voxel in dem Bild wiederholt werden, oder alternativ, wie es in Verbindung mit 16 und 17 beschrieben ist, um den Schaltaufwand zu reduzieren, können alle Pixel oder Voxel in einem Bild in einem Beleuchtungsmodus abgetastet werden, bevor zu dem anderen Beleuchtungsmodus geschaltet wird. 15 is a flowchart that illustrates an example process 1500 for detecting a microwave image of a target on an object, according to embodiments of the present invention. Initially, at block 1510 an antenna array is provided comprising a plurality of antenna elements arranged in complementary subarray structures in a sparse geometry. At block 1510 Both complementary subarray structures of the antenna array are illuminated to direct a first transmit beam of microwave illumination to the target. After that, at block 1530 receive a first reflection beam of the reflected microwave illumination reflected by the target from both complementary subarray structures of the antenna array to produce a first receive signal in a first mode. At block 1540 a first of the complementary subarray structures of the antenna array is illuminated to direct a second transmit beam of the microwave illumination to the target. After that, at block 1550 receive a second reflection beam of the reflected microwave illumination from a second of the complementary subarray structures of the antenna array to produce a second receive signal in a second mode. Finally, at block 1560 the value of a pixel or voxel associated with the target, which represents an intensity of the reflected microwave illumination reflected from the target, determined as a linear combination of the first received signal and the second received signal. This process may be repeated for each pixel or voxel in the image, or alternatively, as associated with 16 and 17 to reduce the switching overhead, all the pixels or voxels in an image may be scanned in one illumination mode before switching to the other illumination mode.

16 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 1600 zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts darstellt, der ein schwach besetztes Antennenarray verwendet, das komplementäre Unterarraystrukturen von Antennenelementen umfasst, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Anfangs wird bei Block 1610 das Mikrowellenbilderfassungssystem auf einen Beleuchtungsmodus eingestellt (d. h. entweder verbunden oder getrennt). Bei Ausführungsbeispielen, wo Schalter verwendet werden, um zwischen den Beleuchtungsmodi zu schalten, werden bei Block 1610 die Schalter eingestellt, um den ersten Beleuchtungsmodus zu implementieren. Danach wird bei Block 1620 jedes Pixel oder Voxel in dem Mikrowellenbild des Objekts in dem ersten Beleuchtungsmodus abgetastet (d. h. jedes Ziel wird abgebildet), um jeweilige Erster-Modus-Signale für jedes Pixel oder Voxel zu erzeugen. Bei Block 1630 wird jedes Erster-Modus-Signal durch einen ersten Multiplizierer multipliziert, der den Erster-Modus-Signalen das entsprechende Gewicht liefert, und die resultierenden gewichteten Erster-Modus-Signale werden in dem Speicher bei Block 1640 gespeichert. 16 is a flowchart that illustrates an example process 1600 for acquiring a microwave image of an object using a sparse antenna array comprising complementary subarray structures of antenna elements according to embodiments of the present invention. Initially, at block 1610 the microwave imaging system is set to a lighting mode (ie either connected or disconnected). In embodiments where switches are used to switch between the lighting modes, at block 1610 the switches are set to implement the first illumination mode. After that, at block 1620 each pixel or voxel in the microwave image of the object is scanned in the first illumination mode (ie, each target is imaged) to produce respective first-mode signals for each pixel or voxel. At block 1630 For example, each first mode signal is multiplied by a first multiplier which provides the corresponding weight to the first mode signals, and the resulting weighted first mode signals are latched in memory 1640 saved.

Bei Block 1650 wird das Mikrowellenbilderfassungssystem auf einen zweiten Beleuchtungsmodus (d. h. entweder verbunden oder getrennt) eingestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel, wo die Schalter verwendet werden, um zwischen den Beleuchtungsmodi zu schalten, werden beispielsweise bei Block 1650 die Schalter eingestellt, um den zweiten Beleuchtungsmodus zu implementieren. Danach wird bei Block 1660 jedes Pixel oder Voxel in dem Mikrowellenbild des Objekts in dem zweiten Beleuchtungsmodus abgetastet (d. h. jedes Ziel wird abgebildet), um jeweilige Zweiter-Modus-Signale für jedes Pixel oder Voxel zu erzeugen. Bei Block 1670 wird jedes Zweiter-Modus-Signal durch einen zweiten Multiplizierer multipliziert, der das entsprechende Gewicht an die Zweiter-Modus-Signalen liefert, und die resultierenden gewichteten Zweiter-Modus-Signale werden den jeweiligen gewichteten Erster-Modus-Signalen für jedes Pixel oder Voxel bei Block 1680 hinzugefügt, um einen Wert für jedes Pixel oder Voxel in dem Mikrowellenbild zu erzeugen. Bei Block 1690 kann das Mikrowellenbild des Objekts unter Verwendung der Pixel-/Voxelwerte angezeigt werden. Dieser Prozess wird bei 1695 für jedes abgetastete Objekt wiederholt, um ein jeweiliges Mikrowellenbild für jedes Objekt zu erzeugen.At block 1650 For example, the microwave imaging system is set to a second illumination mode (ie either connected or disconnected). For example, in an embodiment where the switches are used to switch between the illumination modes, block 1650 the switches are set to implement the second illumination mode. After that, at block 1660 each pixel or voxel in the microwave image of the object is scanned in the second illumination mode (ie, each target is imaged) to produce respective second-mode signals for each pixel or voxel. At block 1670 For example, each second mode signal is multiplied by a second multiplier which provides the corresponding weight to the second mode signals, and the resulting weighted second mode signals become the respective weighted first mode signals for each pixel or voxel block 1680 to generate a value for each pixel or voxel in the microwave image. At block 1690 For example, the microwave image of the object may be displayed using the pixel / voxel values. This process is included 1695 for each scanned object to generate a respective microwave image for each object.

17 ist ein Flussdiagramm, das einen weiteren beispielhaften Prozess 1700 mit reduzierten Schaltereignissen zwischen Mikrowellenbildern von Objekten darstellt, die unter Verwendung eines schwach besetzten Antennenarrays erfasst werden, das komplementäre Unterarraystrukturen von Antennenelementen umfasst, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Anfangs wird bei Block 1710 ein Anfangsbeleuchtungsmodus (d. h. entweder verbunden oder getrennt) als ein aktueller Beleuchtungsmodus ausgewählt, und ein entsprechender Multiplizierer für den aktuellen Modus wird bestimmt. Danach wird bei Block 1720 jedes Pixel oder Voxel in dem Mikrowellenbild des Objekts in dem aktuellen Beleuchtungsmodus abgetastet (d. h. jedes Ziel wird abgebildet), um jeweilige erste Signale für jedes Pixel oder Voxel zu erzeugen. Bei Block 1730 wird jedes erste Signal durch den Multiplizierer für den aktuellen Modus multipliziert, und die resultierenden gewichteten ersten Signale werden bei Block 1740 in dem Speicher gespeichert. 17 is a flowchart illustrating another example process 1700 with reduced switching events between microwave images of objects detected using a sparse antenna array that includes complementary subarray structures of antenna elements, in accordance with embodiments of the present invention. Initially, at block 1710 an initial lighting mode (ie, either connected or disconnected) is selected as a current lighting mode, and a corresponding multiplier for the current mode is determined. After that, at block 1720 each pixel or voxel in the microwave image of the object is scanned in the current illumination mode (ie, each target is imaged) to produce respective first signals for each pixel or voxel. At block 1730 Each first signal is multiplied by the multiplier for the current mode, and the resulting weighted first signals become Block 1740 stored in the memory.

Bei Block 1750 wird der andere Beleuchtungsmodus (d. h. entweder verbunden oder getrennt) als aktueller Beleuchtungsmodus ausgewählt, und bei Block 1760 wird jedes Pixel oder Voxel in dem Mikrowellenbild des Objekts in dem aktuellen Beleuchtungsmodus abgetastet (d. h. jedes Ziel wird abgebildet), um jeweilige zweite Signale für jedes Pixel oder Voxel zu erzeugen. Bei Block 1770 wird jedes zweite Signal multipliziert durch den Multiplizierer für den aktuellen Beleuchtungsmodus, und die resultierenden gewichteten zweiten Signale werden den jeweiligen gewichteten ersten Signalen für jedes Pixel oder Voxel bei Block 1780 hinzugefügt, um einen Wert für jedes Pixel oder Voxel in dem Mikrowellenbild zu erzeugen. Bei Block 1790 kann das Mikrowellenbild des Objekts unter Verwendung der Pixel-/Voxelwerte angezeigt werden. Dieser Prozess wiederholt sich bei 1795 bis Block 1720, in dem der Beleuchtungsmodus, der die zweiten Signale bei Block 1760 erzeugt hat, bei Block 1720 als aktueller Beleuchtungsmodus für das nächste abgetastete Objekt verwendet wird.At block 1750 the other illumination mode (ie, either connected or disconnected) is selected as the current illumination mode, and at Block 1760 For example, each pixel or voxel in the microwave image of the object is scanned in the current illumination mode (ie, each target is imaged) to generate respective second signals for each pixel or voxel. At block 1770 For example, each second signal is multiplied by the current illumination mode multiplier and the resulting weighted second signals become the respective weighted first signals for each pixel or voxel at block 1780 to generate a value for each pixel or voxel in the microwave image. At block 1790 For example, the microwave image of the object may be displayed using the pixel / voxel values. This process is repeated at 1795 until block 1720 , in which the illumination mode, the second signals at block 1760 has generated at block 1720 is used as the current illumination mode for the next scanned object.

Claims (26)

Beleuchtungssystem (100) in einem Mikrowellenbilderfassungssystem (10) zum Beleuchten eines Antennenarrays (50), das Antennenelemente (80) zum Richten von Mikrowellenbeleuchtung zu und weg von einem Ziel (155) umfasst, um ein Mikrowellenbild eines Objekts (150) zu erfassen, wobei das Antennenarray (50) Unterarrays (60) der Antennenelemente (80) umfasst, die in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet sind, um komplementäre Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu bilden, wobei das Beleuchtungssystem (100) folgende Merkmale umfasst: einen Sender (130), der wirksam ist, um Mikrowellenbeleuchtung mit Frequenzen zwischen 1 GHz und 1.000 GHz zu dem Antennenarray (50) zu übertragen; einen Empfänger (135), der wirksam ist, um von dem Antennenarray (50) reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, die von dem Ziel (155) reflektiert wird; und ein Beleuchtungsnetzwerk (140), das in einem ersten Modus wirksam ist, um die Mikrowellenbeleuchtung (20) von dem Sender (130) zu beiden der komplementären Strukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu übertragen, und die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung (40) von beiden komplementären Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu dem Empfänger (135) zu übertragen, wobei das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner in einem zweiten Modus wirksam ist, um die Mikrowellenbeleuchtung (30) von dem Sender (130) zu einer ersten der komplementären Unterarraystrukturen (90a) des Antennenarrays (50) zu übertragen, und um die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung (70) von einer zweiten der komplementären Unterarraystrukturen (90b) des Antennenarrays (50) zu dem Empfänger (135) zu liefern.Lighting system ( 100 ) in a microwave imaging system ( 10 ) for illuminating an antenna array ( 50 ), the antenna elements ( 80 ) for directing microwave illumination to and from a target ( 155 ) to obtain a microwave image of an object ( 150 ), wherein the antenna array ( 50 ) Subarrays ( 60 ) of the antenna elements ( 80 ) arranged in a sparse geometry to form complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ), the lighting system ( 100 ) comprises the following features: a transmitter ( 130 ), which is effective to transmit microwave illumination at frequencies between 1 GHz and 1000 GHz to the antenna array ( 50 ) transferred to; a receiver ( 135 ) effective to move from the antenna array ( 50 ) to receive reflected microwave light emitted by the target ( 155 ) is reflected; and a lighting network ( 140 ) which is operative in a first mode to control the microwave illumination ( 20 ) from the transmitter ( 130 ) to both of the complementary structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ), and the reflected microwave illumination ( 40 ) of both complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) to the recipient ( 135 ), the lighting network ( 140 ) is also operative in a second mode to control the Microwave lighting ( 30 ) from the transmitter ( 130 ) to a first of the complementary subarray structures ( 90a ) of the antenna array ( 50 ) and the reflected microwave illumination ( 70 ) of a second of the complementary subarray structures ( 90b ) of the antenna array ( 50 ) to the recipient ( 135 ) to deliver. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 1, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) zumindest zwei Mikrowellenhörner (310, 330) zum Beleuchten der komplementären Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) umfasst.Lighting system ( 100 ) according to claim 1, wherein the lighting network ( 140 ) at least two microwave horns ( 310 . 330 ) for illuminating the complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ). Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 2, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner eine jeweilige Phasenplatte (340, 344) für jedes der zumindest zwei Mikrowellenhörner (310, 330) umfasst, und wobei die jeweiligen Phasenplatten wirksam sind, um komplementäre Beleuchtungsstrukturen zu erzeugen, um die komplementären Strukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu beleuchten.Lighting system ( 100 ) according to claim 2, wherein the lighting network ( 140 ) further a respective phase plate ( 340 . 344 ) for each of the at least two microwave horns ( 310 . 330 ), and wherein the respective phase plates are operative to generate complementary illumination structures to define the complementary structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) to illuminate. Das Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 3, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ein erstes Mikrowellenhorn (310), das wirksam mit einer ersten Phasenplatte (340) verbunden ist, um eine erste Beleuchtungsstruktur zum Beleuchten der ersten komplementären Unterarraystruktur (90a) des Antennenarrays (50) zu erzeugen, ein zweites Mikrowellenhorn (330), das wirksam mit einer zweiten Phasenplatte (344) verbunden ist, um eine zweite Beleuchtungsstruktur (90b) zum Beleuchten der zweiten komplementären Unterarraystruktur (90b) des Antennenarrays (50) zu erzeugen, und ein drittes Mikrowellenhorn (320) umfasst, das wirksam mit einer dritten Phasenplatte (342) verbunden ist, um eine dritte Beleuchtungsstruktur zum Beleuchten beider komplementärer Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu erzeugen.The lighting system ( 100 ) according to claim 3, wherein the lighting network ( 140 ) a first microwave horn ( 310 ) operatively connected to a first phase plate ( 340 ) to form a first illumination structure for illuminating the first complementary subarray structure ( 90a ) of the antenna array ( 50 ), a second microwave horn ( 330 ) operatively connected to a second phase plate ( 344 ) is connected to a second illumination structure ( 90b ) for illuminating the second complementary subarray structure ( 90b ) of the antenna array ( 50 ) and a third microwave horn ( 320 ) operatively connected to a third phase plate ( 342 ) to form a third illumination structure for illuminating both complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) to create. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 4, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner einen Zirkulator (350), der mit dem dritten Horn (320) verbunden ist, einen ersten Schalter (360), der mit dem Empfänger (135) verbunden ist, und angeordnet ist, um selektiv mit dem Zirkulator (350) in dem ersten Modus und dem ersten Horn (310) in dem zweiten Modus zu verbinden, und einen zweiten Schalter (370) umfasst, der mit dem Sender (130) verbunden ist, und angeordnet ist, um selektiv mit dem Zirkulator (350) in dem ersten Modus und dem zweiten Horn (330) in dem zweiten Modus zu verbinden.Lighting system ( 100 ) according to claim 4, wherein the lighting network ( 140 ) a circulator ( 350 ), with the third horn ( 320 ), a first switch ( 360 ), with the recipient ( 135 ) and is arranged to be selectively connected to the circulator ( 350 ) in the first mode and the first horn ( 310 ) in the second mode, and a second switch ( 370 ) associated with the transmitter ( 130 ) and is arranged to be selectively connected to the circulator ( 350 ) in the first mode and the second horn ( 330 ) in the second mode. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 3, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ein erstes Mikrowellenhorn (520), das wirksam mit einer Feste-Phase-Platte verbunden ist, um eine erste Beleuchtungsstruktur zum Beleuchten der ersten komplementären Unterarraystruktur (90a) des Antennenarrays (50) zu erzeugen, und ein zweites Mikrowellenhorn (510) umfasst, das wirksam mit einer Veränderliche-Phase-Platte verbunden ist, um eine zweite Beleuchtungsstruktur zum Beleuchten der zweiten komplementären Unterarraystruktur (90b) des Antennenarrays (50) und eine dritte Beleuchtungsstruktur zum Beleuchten beider komplementärer Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu erzeugen.Lighting system ( 100 ) according to claim 3, wherein the lighting network ( 140 ) a first microwave horn ( 520 ) operatively connected to a solid phase plate to form a first illumination structure for illuminating the first complementary subarray structure (FIG. 90a ) of the antenna array ( 50 ) and a second microwave horn ( 510 ) operatively connected to a variable phase plate to form a second illumination structure for illuminating the second complementary subarray structure (FIG. 90b ) of the antenna array ( 50 ) and a third illumination structure for illuminating both complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) to create. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 6, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner einen Zirkulator (550) umfasst, der zwischen dem Empfänger und dem zweiten Horn (510) verbunden ist, und einen Schalter (560), der mit dem Sender (130) verbunden ist, und angeordnet ist, um selektiv mit dem Zirkulator (550) in dem ersten Modus und dem ersten Horn (520) in dem zweiten Modus zu verbinden.Lighting system ( 100 ) according to claim 6, wherein the lighting network ( 140 ) a circulator ( 550 ) connected between the receiver and the second horn ( 510 ), and a switch ( 560 ) connected to the transmitter ( 130 ) and is arranged to be selectively connected to the circulator ( 550 ) in the first mode and the first horn ( 520 ) in the second mode. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 3, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ein erstes Mikrowellenhorn (310, 610, 710, 810, 910, 1110, 1210, 1310), das wirksam mit einer ersten Phasenplatte verbunden ist, um eine erste Beleuchtungsstruktur zum Beleuchten der ersten komplementären Unterarraystruktur (90a) des Antennenarrays (50) zu erzeugen, und ein zweites Mikrowellenhorn (320, 620, 720, 820, 920, 1120, 1220, 1320) umfasst, das wirksam mit einer zweiten Phasenplatte verbunden ist, um eine zweite Beleuchtungsstruktur zum Beleuchten der zweiten komplementären Unterarraystruktur (90b) des Antennenarrays (50) zu erzeugen.Lighting system ( 100 ) according to claim 3, wherein the lighting network ( 140 ) a first microwave horn ( 310 . 610 . 710 . 810 . 910 . 1110 . 1210 . 1310 ) operatively connected to a first phase plate to form a first illumination structure for illuminating the first complementary subarray structure (FIG. 90a ) of the antenna array ( 50 ) and a second microwave horn ( 320 . 620 . 720 . 820 . 920 . 1120 . 1220 . 1320 ) operatively connected to a second phase plate to form a second illumination structure for illuminating the second complementary subarray structure (FIG. 90b ) of the antenna array ( 50 ) to create. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 8, bei dem das Beleuchtungssystem (100) ferner folgende Merkmale umfasst: einen Leistungsteiler (650), der mit einem Zirkulator (660) verbunden ist, einen ersten Schalter, der mit dem Empfänger (135) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem Zirkulator (660) in dem ersten Modus und dem ersten Horn (610) in dem zweiten Modus zu verbinden, einen zweiten Schalter (685), der mit dem Sender (130) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem Zirkulator (660) in dem ersten Modus und dem zweiten Horn (620) in dem zweiten Modus zu verbinden, einen dritten Schalter (690), der mit dem ersten Horn (610) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem Leistungsteiler (650) in dem ersten Modus und dem Empfänger (135) in dem zweiten Modus zu verbinden, und einen vierten Schalter (695), der mit dem zweiten Horn (620) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem Leistungsteiler (650) in dem ersten Modus und dem Sender (130) in dem zweiten Modus zu verbinden.Lighting system ( 100 ) according to claim 8, wherein the lighting system ( 100 ) further comprises the following features: a power divider ( 650 ), with a circulator ( 660 ), a first switch connected to the receiver ( 135 ) and is arranged to be selectively connected to the circulator ( 660 ) in the first mode and the first horn ( 610 ) in the second mode, a second switch ( 685 ) connected to the transmitter ( 130 ) and is arranged to be selectively connected to the circulator ( 660 ) in the first mode and the second horn ( 620 ) in the second mode, a third switch ( 690 ), with the first horn ( 610 ) and is arranged to be selectively connected to the power divider ( 650 ) in the first mode and the receiver ( 135 ) in the second mode, and a fourth switch ( 695 ), with the second horn ( 620 ) and is arranged to be selectively connected to the power divider ( 650 ) in the first mode and the transmitter ( 130 ) in the second mode. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 8, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner folgende Merkmale umfasst: einen 90°-Hybridkoppler (750), einen ersten Schalter (760), der mit dem Empfänger (135) verbunden ist, und angeordnet ist, um selektiv mit dem 90°-Hybridkoppler (750) in dem ersten Modus und dem ersten Horn (710) in dem zweiten Modus zu verbinden, einen zweiten Schalter (765), der mit dem Sender (130) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem 90°-Hybridkoppler (750) in dem ersten Modus und dem zweiten Horn (720) in dem zweiten Modus zu verbinden, einen dritten Schalter (770), der mit dem ersten Horn (710) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem 90°-Hybridkoppler (750) in dem ersten Modus und dem Empfänger (135) in dem zweiten Modus zu verbinden, und einen vierten Schalter (775), der mit dem zweiten Horn (720) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem 90°-Hybridkoppler in dem ersten Modus und dem Sender (130) in dem zweiten Modus zu verbinden.Lighting system ( 100 ) according to claim 8, wherein the lighting network ( 140 ) further comprises the following features: a 90 ° hybrid coupler ( 750 ), a first switch ( 760 ), with the recipient ( 135 ) and is arranged to be selectively coupled to the 90 ° hybrid coupler ( 750 ) in the first mode and the first horn ( 710 ) in the second mode, a second switch ( 765 ) connected to the transmitter ( 130 ) and is arranged to be selectively coupled to the 90 ° hybrid coupler ( 750 ) in the first mode and the second horn ( 720 ) in the second mode, a third switch ( 770 ), with the first horn ( 710 ) and is arranged to be selectively coupled to the 90 ° hybrid coupler ( 750 ) in the first mode and the receiver ( 135 ) in the second mode, and a fourth switch ( 775 ), with the second horn ( 720 ) and arranged to selectively connect to the 90 ° hybrid coupler in the first mode and the transmitter ( 130 ) in the second mode. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 8, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner folgende Merkmale umfasst: einen ersten Zirkulator (860), der mit dem ersten Horn (810) verbunden ist, einen zweiten Zirkulator (870), der mit dem zweiten Horn (820) verbunden ist, einen Leistungsteiler (850), der mit dem ersten Zirkulator, dem zweiten Zirkulator und einem dritten Zirkulator (865) verbunden ist, einen ersten Schalter (880), der mit dem Empfänger (135) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem dritten Zirkulator (865) in dem ersten Modus und dem ersten Zirkulator (860) in dem zweiten Modus zu verbinden, und einen zweiten Schalter (890), der mit dem Sender (130) verbunden ist, und angeordnet ist, um selektiv mit dem dritten Zirkulator (865) in dem ersten Modus und dem zweiten Zirkulator (870) in dem zweiten Modus zu verbinden.Lighting system ( 100 ) according to claim 8, wherein the lighting network ( 140 ) further comprises: a first circulator ( 860 ), with the first horn ( 810 ), a second circulator ( 870 ), with the second horn ( 820 ), a power divider ( 850 ) connected to the first circulator, the second circulator and a third circulator ( 865 ), a first switch ( 880 ), with the recipient ( 135 ) and is arranged to be selectively connected to the third circulator ( 865 ) in the first mode and the first circulator ( 860 ) in the second mode, and a second switch ( 890 ) connected to the transmitter ( 130 ) and is arranged to be selectively connected to the third circulator ( 865 ) in the first mode and the second circulator ( 870 ) in the second mode. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 8, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner folgende Merkmale umfasst: einen ersten Zirkulator (960), der mit dem ersten Horn (910) verbunden ist, einen zweiten Zirkulator (970), der mit dem zweiten Horn (920) verbunden ist, einen 90°-Hybridkoppler (950), der mit dem ersten Zirkulator (960) und dem zweiten Zirkulator (970) verbunden ist, einen ersten Schalter (980), der mit dem Empfänger (135) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem 90°-Hybridkoppler in dem ersten Modus und dem ersten Zirkulator in dem zweiten Modus zu verbinden, und einen zweiten Schalter (990), der mit dem Sender (130) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem 90°-Hybridkoppler in dem ersten Modus und dem zweiten Zirkulator in dem zweiten Modus zu verbinden.Lighting system ( 100 ) according to claim 8, wherein the lighting network ( 140 ) further comprises: a first circulator ( 960 ), with the first horn ( 910 ), a second circulator ( 970 ), with the second horn ( 920 ), a 90 ° hybrid coupler ( 950 ), with the first circulator ( 960 ) and the second circulator ( 970 ), a first switch ( 980 ), with the recipient ( 135 ) and arranged to selectively connect to the 90 ° hybrid coupler in the first mode and the first circulator in the second mode, and a second switch ( 990 ) connected to the transmitter ( 130 ) and arranged to selectively connect to the 90 ° hybrid coupler in the first mode and the second circulator in the second mode. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 8, bei dem der Empfänger (135) einen ersten Empfänger (135a) und einen zweiten Empfänger (135b) umfasst, und bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner folgende Merkmale umfasst: einen ersten Zirkulator (1150), der mit dem ersten Horn (1110) und dem ersten Empfänger (135a) verbunden ist, einen zweiten Zirkulator (1160), der mit dem zweiten Horn (1120) und dem zweiten Empfänger (135b) verbunden ist, einen Leistungsteiler (1170), der mit dem ersten Zirkulator verbunden ist, einen ersten Schalter (1190), der mit dem Sender (130) verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem Leistungsteiler in dem ersten Modus und dem zweiten Zirkulator in dem zweiten Modus zu verbinden, und einen zweiten Schalter (1195), der mit dem zweiten Zirkulator verbunden ist und angeordnet ist, um selektiv mit dem Leistungsteiler in dem ersten Modus und dem Sender (130) in dem zweiten Modus zu verbinden.Lighting system ( 100 ) according to claim 8, in which the recipient ( 135 ) a first receiver ( 135a ) and a second receiver ( 135b ) and in which the lighting network ( 140 ) further comprises: a first circulator ( 1150 ), with the first horn ( 1110 ) and the first receiver ( 135a ), a second circulator ( 1160 ), with the second horn ( 1120 ) and the second receiver ( 135b ), a power divider ( 1170 ), which is connected to the first circulator, a first switch ( 1190 ) connected to the transmitter ( 130 ) and arranged to selectively connect to the power divider in the first mode and the second circulator in the second mode, and a second switch ( 1195 ), which is connected to the second circulator and arranged to be selectively connected to the power divider in the first mode and the transmitter ( 130 ) in the second mode. Beleuchtungssystem (100) Anspruch 8, bei dem der Empfänger (135) einen ersten Empfänger (135a) und einen zweiten Empfänger (135b) umfasst, wobei der Sender (130) einen ersten Sender (130a) und einen zweiten Sender (130b) umfasst, die bezüglich zueinander phasenverriegelt sind, und wobei das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner einen ersten Zirkulator (1250), der mit dem ersten Horn (1210), dem ersten Empfänger (135a) und dem ersten Sender (130a) verbunden ist, und einen zweiten Zirkulator (1260) umfasst, der mit dem zweiten Horn (1220), dem zweiten Empfänger (135b) und dem zweiten Sender (130b) verbunden ist.Lighting system ( 100 ) Claim 8, wherein the recipient ( 135 ) a first receiver ( 135a ) and a second receiver ( 135b ), the transmitter ( 130 ) a first transmitter ( 130a ) and a second transmitter ( 130b ), which are phase locked with respect to each other, and wherein the lighting network ( 140 ) a first circulator ( 1250 ), with the first horn ( 1210 ), the first recipient ( 135a ) and the first transmitter ( 130a ) and a second circulator ( 1260 ) connected to the second horn ( 1220 ), the second receiver ( 135b ) and the second transmitter ( 130b ) connected is. Beleuchtungssystem (100) gemäß Anspruch 8, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) ferner folgende Merkmale umfasst: einen Zirkulator (1360), der mit dem Sender (130) verbunden ist, einen Verstärker (1370) mit variabler Verstärkung, der mit dem Zirkulator verbunden ist, einen Summierknoten (1380), der mit dem Verstärker mit variabler Verstärkung und dem Empfänger (135) verbunden ist, und einen 90°-Hybridkoppler (1350), der mit dem ersten Horn (1310), dem zweiten Horn (1320), dem Summierknoten und dem Zirkulator verbunden ist.Lighting system ( 100 ) according to claim 8, wherein the lighting network ( 140 ) further comprises the following features: a circulator ( 1360 ) connected to the transmitter ( 130 ), an amplifier ( 1370 ) with variable gain, which is connected to the circulator, a summing node ( 1380 ) connected to the variable gain amplifier and the receiver ( 135 ) and a 90 ° hybrid coupler ( 1350 ), with the first horn ( 1310 ), the second horn ( 1320 ), the summing node and the circulator. Beleuchtungssystem (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem das Beleuchtungsnetzwerk (140) eine erste Beleuchtungsoptik (1030) und eine zweite Beleuchtungsoptik (1040) umfasst, und bei dem der Sender (130) und der Empfänger (135) ein erstes Sende-/Empfangsgerät (1010) bilden, das wirksam mit der ersten Beleuchtungsoptik (1030) verbunden ist, und das ferner folgendes Merkmal umfasst: ein zweites Sende-/Empfangsgerät (1020), das wirksam mit der zweiten Beleuchtungsoptik (1040) verbunden ist.Lighting system ( 100 ) according to one of claims 1 to 15, in which the lighting network ( 140 ) a first illumination optics ( 1030 ) and a second illumination optics ( 1040 ) and in which the transmitter ( 130 ) and the recipient ( 135 ) a first transceiver ( 1010 ) that interacts effectively with the first illumination optics ( 1030 ), and further comprising: a second transceiver 1020 ) operatively associated with the second illumination optics ( 1040 ) connected is. Mikrowellenbilderfassungssystem (10), das folgende Merkmale umfasst: ein Antennenarray (50), das eine Mehrzahl von Antennenelementen (80) umfasst, wobei jedes der Antennenelemente (80) mit einem jeweiligen Richtungskoeffizienten programmiert werden kann, um Mikrowellenbeleuchtung zu und von einem Ziel (155) zu richten, das dem Objekt (150) zugeordnet ist, wobei das Antennenarray (50) Unterarrays (60) der Antennenelemente (80) umfasst, die in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet sind, um komplementäre Unterarraystrukturen (90a und 90b) des Antennenarrays (50) zu bilden; ein Beleuchtungssystem (100), das wirksam ist, um Mikrowellenbeleuchtung mit Frequenzen zwischen 1 GHz und 1.000 GHz zu liefern, um die komplementären Strukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu beleuchten und reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, die durch das Ziel (155) von den komplementären Unterarraystrukturen (90a und 90b) des Antennenarrays (50) reflektiert werden, um ein erstes Empfangssignal (170) in einem ersten Modus und ein zweites Empfangssignal (175) in einem zweiten Modus zu erzeugen; und einen Prozessor (110), der wirksam ist, um einen Wert, der dem Ziel (155) in einem Mikrowellenbild des Objekts (150) zugeordnet ist, als eine lineare Kombination des ersten Empfangssignals (170) und des zweiten Empfangssignals (175) zu bestimmen.Microwave imaging system ( 10 ), comprising: an antenna array ( 50 ) comprising a plurality of antenna elements ( 80 ), each of the antenna elements ( 80 ) can be programmed with a respective direction coefficient to direct microwave illumination to and from a target ( 155 ), which the object ( 150 ), wherein the antenna array ( 50 ) Subarrays ( 60 ) of the antenna elements ( 80 ) arranged in a sparse geometry to form complementary subarray structures ( 90a and 90b ) of the antenna array ( 50 ) to build; a lighting system ( 100 ), which is effective to provide microwave illumination at frequencies between 1 GHz and 1000 GHz, to the complementary structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) and to receive reflected microwave light emitted by the target ( 155 ) of the complementary subarray structures ( 90a and 90b ) of the antenna array ( 50 ) to receive a first received signal ( 170 ) in a first mode and a second received signal ( 175 ) in a second mode; and a processor ( 110 ), which is effective to give a value to the target ( 155 ) in a microwave image of the object ( 150 ) is assigned as a linear combination of the first received signal ( 170 ) and the second received signal ( 175 ). System gemäß Anspruch 17, bei dem das Beleuchtungssystem (100) wirksam ist, um beide komplementären Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu beleuchten, und reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, die durch das Ziel (155) von beiden komplementären Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) reflektiert wird, um das erste Empfangssignal (170) zu erzeugen, und wobei das Beleuchtungssystem (100) ferner wirksam ist, um die Mikrowellenbeleuchtung zu liefern, um eine erste der komplementären Unterarraystrukturen (90a) des Antennenarrays (50) zu beleuchten und die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung von einer zweiten der komplementären Unterarraystrukturen (90b) des Antennenarrays (50) zu empfangen, um das zweite Empfangssignal (175) zu erzeugen.System according to claim 17, wherein the lighting system ( 100 ) is effective to combine both complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) and to receive reflected microwave light emitted by the target ( 155 ) of both complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) is reflected to the first received signal ( 170 ) and wherein the lighting system ( 100 ) is further effective to provide the microwave illumination to a first of the complementary subarray structures ( 90a ) of the antenna array ( 50 ) and the reflected microwave illumination from a second of the complementary subarray structures (FIG. 90b ) of the antenna array ( 50 ) to receive the second received signal ( 175 ) to create. System gemäß Anspruch 17 oder 18, bei dem jedes der Antennenelemente (80) in den komplementären Unterarraystrukturen (90a, 90b) mit einem jeweiligen ersten Richtungskoeffizienten programmiert ist, um Mikrowellenbeleuchtung von dem Ziel (155) zu dem Beleuchtungssystem (100) in dem ersten Modus zu richten, und jedes der Antennenelemente (80) in einer der komplementären Unterarraystrukturen (90a, 90b) mit einem jeweiligen zweiten Richtungskoeffizienten programmiert ist, der bezüglich des jeweiligen ersten Richtungskoeffizienten in dem zweiten Modus invertiert ist.A system according to claim 17 or 18, wherein each of the antenna elements ( 80 ) in the complementary subarray structures ( 90a . 90b ) is programmed with a respective first direction coefficient to enable microwave illumination from the target ( 155 ) to the lighting system ( 100 ) in the first mode, and each of the antenna elements ( 80 ) in one of the complementary subarray structures ( 90a . 90b ) is programmed with a respective second direction coefficient which is inverted with respect to the respective first direction coefficient in the second mode. System gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die komplementären Unterarraystrukturen entweder eine kreuzförmige Unterarraystruktur oder eine Bildrahmenunterarraystruktur bilden.A system according to any one of claims 17 to 19, wherein the complementary subarray structures form either a cross-shaped subarray structure or an image frame subarray structure. System gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem der Prozessor ferner wirksam ist, um zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus zu schalten.The system of any one of claims 17 to 20, wherein the processor is further operative to switch between the first mode and the second mode. System gemäß einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem der Prozessor ferner wirksam ist, um gleichzeitig das erste Empfangssignal (170) und das zweite Empfangssignal (175) zu empfangen.A system according to any one of claims 17 to 21, wherein the processor is further operative to simultaneously receive the first receive signal (16). 170 ) and the second received signal ( 175 ) to recieve. System gemäß Anspruch 22, bei dem das Beleuchtungssystem (100) einen ersten Empfänger (135a) umfasst, der ausgebildet ist, um die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, um das zweite Empfangssignal (175) in dem zweiten Modus zu erzeugen, und um einen ersten Abschnitt des ersten Empfangssignals (170) in dem ersten Modus zu erzeugen, wobei das Beleuchtungssystem (100) ferner einen zweiten Empfänger (135b) umfasst, der ausgebildet ist, um die reflektierte Mikrowellenbeleuchtung zu empfangen, um einen zweiten Abschnitt des ersten Empfangssignals (170) in dem ersten Modus zu empfangen, und wobei der Prozessor (110) ferner wirksam ist, um digitale Multiplikation und Addition des ersten Abschnitts des ersten Empfangssignals (170), des zweiten Abschnitts des ersten Empfangssignals (170) und des zweiten Empfangssignals (175) durchzuführen, um den Wert zu bestimmen.A system according to claim 22, wherein the lighting system ( 100 ) a first receiver ( 135a ) adapted to receive the reflected microwave illumination to receive the second received signal ( 175 ) in the second mode, and a first portion of the first received signal ( 170 ) in the first mode, the illumination system ( 100 ) a second receiver ( 135b ) configured to receive the reflected microwave illumination to form a second portion of the first received signal (12). 170 ) in the first mode, and wherein the processor ( 110 ) is further operative for digital multiplication and addition of the first portion of the first received signal ( 170 ), the second portion of the first received signal ( 170 ) and the second received signal ( 175 ) to determine the value. System gemäß einem der Ansprüche 17 bis 23, das ferner folgendes Merkmal umfasst: eine Anzeige zum Anzeigen des Mikrowellenbildes des Objekts.A system according to any one of claims 17 to 23, further comprising: a display for displaying the microwave image of the object. Verfahren zum Erfassen eines Mikrowellenbildes eines Objekts (150), das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Antennenarrays (50), das eine Mehrzahl von Antennenelementen (80) umfasst, zum Richten von Mikrowellenbeleuchtung mit Frequenzen zwischen 1 GHz und 1.000 GHz zu und von einem Ziel (155), das dem Objekt (150) zugeordnet ist, wobei das Antennenarray (80) Unterarrays (60) der Antennenelemente (80) umfasst, die in einer schwach besetzten Geometrie angeordnet sind, um komplementäre Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50) zu bilden; Beleuchten (1520) beider der komplementären Unterarraystrukturen (90a und 90b) des Antennenarrays (50), um einen ersten Sendestrahl (20) der Mikrowellenbeleuchtung zu dem Ziel (155) zu richten; Empfangen (1530) eines ersten Reflektionsstrahls (40) der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung, die durch das Ziel (155) reflektiert wird, von beiden der komplementären Unterarraystrukturen (90a, 90b) des Antennenarrays (50), um ein erstes Empfangssignal (170) in einem ersten Modus zu erzeugen; Beleuchten (1540) einer ersten der komplementären Unterarraystrukturen (90a) des Antennenarrays (50), um einen zweiten Sendestrahl (30) der Mikrowellenbeleuchtung zu dem Ziel (155) zu richten; Empfangen (1550) eines zweiten Reflektionsstrahls (70) der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung von einer zweiten der komplementären Unterarraystrukturen (90b) des Antennenarrays (50), um ein zweites Empfangssignal (175) in einem zweiten Modus zu erzeugen; und Bestimmen (1560) einer Intensität der reflektierten Mikrowellenbeleuchtung, die von dem Ziel (155) reflektiert wird, als eine lineare Kombination des ersten Empfangssignals (170) und des zweiten Empfangssignals (175).Method for acquiring a microwave image of an object ( 150 ), comprising the steps of: providing an antenna array ( 50 ) comprising a plurality of antenna elements ( 80 ) for directing microwave illumination at frequencies between 1 GHz and 1000 GHz to and from a target ( 155 ), which is the object ( 150 ), wherein the antenna array ( 80 ) Subarrays ( 60 ) of the antenna elements ( 80 ) arranged in a sparse geometry to form complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) to build; Illuminate ( 1520 ) of both the complementary subarray structures ( 90a and 90b ) of the antenna array ( 50 ) to a first transmission beam ( 20 ) of the microwave lighting to the target ( 155 ) to judge; Receive ( 1530 ) of a first reflection beam ( 40 ) of the reflected microwave illumination passing through the target ( 155 ) of both of the complementary subarray structures ( 90a . 90b ) of the antenna array ( 50 ) to receive a first received signal ( 170 ) in a first mode; Illuminate ( 1540 ) of a first of the complementary subarray structures ( 90a ) of the antenna array ( 50 ) to a second transmission beam ( 30 ) of the microwave lighting to the target ( 155 ) to judge; Receive ( 1550 ) of a second reflection beam ( 70 ) of the reflected microwave illumination from a second of the complementary subarray structures ( 90b ) of the antenna array ( 50 ) to receive a second received signal ( 175 ) in a second mode; and determining ( 1560 ) an intensity of the reflected microwave illumination emitted by the target ( 155 ) is reflected as a linear combination of the first received signal ( 170 ) and the second received signal ( 175 ). Verfahren gemäß Anspruch 25, bei dem das Empfangen des ersten Empfangssignals und das Empfangen des zweiten Empfangssignals gleichzeitig durchgeführt werden.The method of claim 25, wherein receiving the first received signal and receiving the second received signal are performed simultaneously.
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